Thema: Von Galilei über Hubble zu Herschel und weiter

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Washington - "Trouble with `Hubble`" nennen das die Leute von der US-Weltraumbehörde NASA - Ärger mit "Hubble".

Gleich reihenweise fielen in den vergangenen Jahren Instrumente am legendären Weltraumteleskop aus. Selbst die Hauptkamera, mit denen die spektakulären Bilder von kollidierenden Galaxien und Gasnebeln aufgenommen wurden, ist seit 2006 ist nur noch beschränkt einsatzfähig.

Außerdem wurden Batterien schwach, Sensoren gaben ihren Geist auf. Jetzt wird "Hubble" zum fünften und letzten Mal runderneuert und aufgemöbelt. An diesem Montag (11. Mai, 20.01 MEZ) startet die Raumfähre "Atlantis" mit sieben Mann Besatzung an Bord zu einer elftägigen Mission, die Experten als extrem schwierig und nicht ohne Risiko einschätzen - am Ende soll "Hubble" besser sehen können als je zuvor.

Um für alle Notfälle gerüstet zu sein, steht auf dem Weltraumbahnhof Cape Canaveral im US-Bundesstaat Florida sogar ein zweiter Shuttle bereit, der jederzeit zu einem Rettungseinsatz starten kann. Denn anders als bei Flügen zur Weltraumstation ISS gibt es bei möglichen Problemen mit "Atlantis" keine Rückzugsmöglichkeit auf "sicheres Gelände".

Auch für den Fall, dass "Atlantis" etwa wegen Problemen am Hitzeschild nicht zur Erde zurückkehren kann, will die NASA vorbereitet sein. Im Fall der Fälle käme die Raumfähre "Endeavour" zur Hilfe, würde sich "Atlantis" bis auf rund 15 Meter nähern - dann würden die Astronauten mit dem Greifarm der "Endeavour" an Bord geholt.

Schon jetzt hat "Hubble", das 13 Meter lange und elf Tonnen schwere Teleskop, das seit 1990 im All schwebt, das Bild der Menschheit vom Weltraum revolutioniert. So gelang es etwa mit dem berühmten "Ultra Deep Field" auf einen Schlag rund zehntausend Galaxien in Milliarden Lichtjahren Entfernung aufzunehmen.

Zu den Sternstunden zählt der Blick in die Anfänge unseres Universums. "Wir haben in der Tat Objekte sehen könne, die ihr Licht vor 13 Milliarden Jahren ausgesandt haben", sagt Dave Leckrone von der NASA. Der Blick in die Tiefe des Raums sei auch ein Blick in das "Säuglingsalter des Universums".

Wenn alles glatt verläuft, soll "Hubble" mit dem Roboterarm von "Atlantis" zunächst einmal "eingefangen" werden. Was die Astronauten dann bei ihren fünf geplanten Ausstiegen vor sich haben, ist kompliziert und erfordert Fingerspitzengefühl.

"Es handelt sich eher um eine Gehirnoperation als um einen Einsatz auf dem Bau", heißt es bei der NASA. Shuttle-Kapitän Scott Altmann (49) und sein Team haben 116 neue Werkzeuge dabei, die eigens für diese Mission konstruiert wurden.

Als handwerklich schwierigste Aufgabe gilt die Reparatur des "Space Telescope Imaging Spectrographs", der seit 2004 nicht mehr funktioniert. Die Astronauten müssen mit rund 100 kleinen Schrauben hantieren. Gehen diese verloren, könnten sie in das Teleskop fliegen und Schaden anrichten. Eine echte Geschicklichkeitsaufgabe, vor allem in der Schwerelosigkeit.

Gelingt den sechs Männern und einer Frau ihre Arbeit, wäre nicht nur das Weiterarbeiten des Observatoriums bis mindestens 2014 gewährleistet. Zugleich würde "die Effektivität des Teleskops zehn- bis siebzigmal verbessert", verspricht die NASA. Eine neue "Wide Field Camera 3" soll noch weiter in die Frühzeit des Universums schauen.

Und ein "Cosmic Origins Spectrograph" soll bislang unerreichte Blicke auf schwach glimmende kosmische Objekte im Bereich der ultravioletten (UV) Strahlung ermöglichen. Außerdem müssen sechs Batterien sowie Teile der Gyroskope - Schwungkreisel, die eine exakte Ausrichtung des Teleskops erlauben - ausgewechselt werden. "Großes Finale der "Hubble"-Symphonie", nennt Leckrone die Mission überschwänglich.

Quelle : www.digitalfernsehen.de

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Die Reise ist riskant und spannend: Mit fünf Monaten Verspätung ist die Raumfähre "Atlantis" zu einer elftägigen Mission aufgebrochen. Die sieben Astronauten sollen das Weltraum-Teleskop "Hubble" reparieren und technisch aufmöbeln. Auch Außeneinsätze sind geplant.

Berlin/Cape Canaveral - Kurz nach 20 Uhr MESZ war es am Montag Abend so weit: Mit mehrmonatiger Verspätung ist die US-Raumfähre "Atlantis" am Montag zur fünften und letzten Sercive-Mission zum Weltraumteleskop "Hubble" gestartet. Der Shuttle hob um 20.02 Uhr deutscher Zeit vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral (Florida) ab, teilte die Luft- und Raumfahrtbehörde Nasa mit. Die Rückkehr ist für den 22. Mai vorgesehen.

Ziel ist es, das Observatorium so gut in Schuss zu bringen , dass es mindestens bis zum Jahr 2014 einsatzfähig bleibt. Und die Astronomen sind mehr denn je begeistert: Hat das 1990 ins All geschickte Teleskop bereits in den vergangenen Jahren immer wieder spektakuläre Bilder zur Erde gesendet, soll sein Blick ins Universum nun mit einer neuen Kamera noch weiter reichen und schärfer werden. Insgesamt erhofft sich die Nasa von der Mission, dass "Hubbles" Effektivität um das 90-fache gesteigert wird.

In Cape Canaveral steht für den Notfall auch eine zweite Raumfähre bereit: Sollte etwas dramatisch schiefgehen und die "Atlantis"-Crew im All stranden, würde die "Endeavour" losgeschickt, um die Astronauten mit einem Greifarm an Bord zu holen. Zumindest beim Start lief aber alles reibungslos.

Richtig spannend wird es nun an diesem Mittwoch: Dann soll der Shuttle-Roboterarm das 13 Meter lange und elf Tonnen schwere Observatorium "einfangen" und in die Ladebucht der Raumfähre hieven. Danach geht es dann Schlag auf Schlag: Von Donnerstag bis Montag stehen täglich sechseinhalbstündige Astronauten-Außeneinsätze an.

Bereits beim ersten Ausstieg soll die neue "Wide Field Camera 3" installiert werden, die noch weiter in die Frühzeit des Universums schauen kann. "Hubble" wird auch einen neuen Computer, mehrere neue Apparate zur exakten Ausrichtung des Teleskops und frische Batterien erhalten. Darüber hinaus sind Kamera-Reparaturen und die Einrichtung eines "Cosmic Origins Spectrographs" geplant, der neue Blicke auf schwach glimmende kosmische Objekte im Bereich der ultravioletten (UV) Strahlung ermöglichen soll.

Am 19. Mai sollen die Astronauten "Hubble" wieder ins All aussetzen und am 22. Mai mit der Raumfähre nach Cape Canaveral zurückkehren.

Quelle : www.spiegel.de

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Washington - Auf dem Weg zum Weltall-Teleskop "Hubble" haben die US-Astronauten am Dienstag ihr Raumschiff "Atlantis" gründlich untersucht.

Die Inspektion sollte nach Angaben der US-Raumfahrtbehörde NASA vor allem zeigen, ob beim Start am Montag das Hitzeschild beschädigt worden war. "Bisher läuft alles nach Plan", sagte NASA-Sprecherin Kelly Humphries vom Johnson Space Center in Houston (US-Bundesstaat Texas).

Die sieben Astronauten bereiteten sich zudem auf ihre Arbeit an dem Weltall-Teleskop vor und prüften noch mal alle Werkzeuge und Raumanzüge. Am Mittwoch dann soll der Shuttle-Roboterarm das 13 Meter lange und elf Tonnen schwere Observatorium "Hubble" einfangen und in die Ladebucht der Raumfähre hieven. Danach stehen bis Montag täglich jeweils sechseinhalbstündige Außeneinsätze der Astronauten an.

"Wir haben noch nie Reparaturen wie diese im All vorgenommen", sagte NASA-Wissenschaftschef Ed Weiler dem "Houston Chronicle". "Dinge auseinandernehmen und Schaltplatten mit Handschuhen im Weltall reparieren kann ein bisschen riskant sein... aber die Astronauten haben dafür sehr hart trainiert."

Die Crew war nach NASA-Angaben am Dienstag gegen 11.00 Uhr deutscher Zeit mit dem Lied "Kryptonite" von "3 Doors Down" geweckt worden, dem Lieblingssong von Atlantis-Pilot Greg Johnson. Für jeden Tag haben Freunde und Familie der Astronauten ein Weck-Lied ausgesucht.

Zum ersten Mal wird einer der Astronauten, Mike Massimino, auf dem Internet-Kurznachrichtendienstes "Twitter" Nachrichten aus dem All über die Mission schicken. Die letzte Nachricht schickte "Astro_Mike" kurz vor dem Aufstieg ins All: "Ich werde jetzt meinen Raumanzug anziehen, nächster Halt: Weltall!!".

Die "Atlantis" war am Montag kurz nach 20.00 Uhr vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral in Florida zu der elftägigen Reise gestartet. Ziel ist es, das Observatorium "Hubble" so gut in Schuss zu bringen, dass es mindestens bis zum Jahr 2014 einsatzfähig bleiben kann. Sollte es bei dem risikoreichen Einsatz der "Atlantis" im Weltraum Probleme geben, steht für den Notfall auch eine zweite Raumfähre bereit, um der "Atlantis"-Crew zu helfen. Am 22. Mai soll die Raumfähre nach Cape Canaveral zurückkehren.

Quelle : www.digitalfernsehen.de

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Vier Hitzekacheln an einem Flügel der Raumfähre "Atlantis" sind beim Start am Montag beschädigt worden. Eine Gefahr für die Besatzung besteht nach Nasa-Einschätzung jedoch nicht. Es handelt sich nur um kleine Dellen.

Cape Canaveral - Nach ihrem Aufbruch ins All haben die Astronauten an Bord der US-Raumfähre "Atlantis" damit begonnen, praktisch jeden Quadratzentimeter ihres Shuttles nach möglichen Schäden infolge des Starts abzusuchen. Dabei entdeckten sie am Dienstag an der rechten Seite der Raumfähre Kerben, die sich in einer Länge von 53 Zentimetern über vier Hitzeschutzkacheln hinziehen.

Die schadhafte Stelle befindet sich nach Angaben der Nasa dort, wo die rechte Tragfläche und der Rumpf zusammengefügt sind. Es handele sich aber offenbar nicht um eine ernsthafte Beschädigung, erklärte die Weltraumbehörde. Es seien allerdings weitere Untersuchungen notwendig. Der Schaden entstand offenbar beim Abfallen von Schaumstoffteilen des Außentanks knapp zwei Minuten nach dem Start der "Atlantis" am Montag.

Ein solcher Zwischenfall hatte 2003 den Hitzeschild der Raumfähre "Columbia" beschädigt. Beim Wiedereintritt in die Atmosphäre war der Shuttle auseinandergebrochen - alle sieben Astronauten an Bord starben.

Am heutigen Mittwoch wollen die Astronauten nach erfolgreicher Inspektion das Weltraumteleskop "Hubble" erreichen. Auf die "Atlantis"-Besatzung - sechs Männer und eine Frau - wartet die bislang größte Reparatur des Weltraumteleskops, dessen Bilder aus der Tiefe des Universums seit 19 Jahren die Wissenschaftler begeistern.

"Hubble" soll durch den Einbau wissenschaftlicher Instrumente, Ersatzteile für beschädigte Kameras und neue Batterien auf den technisch bestmöglichen Zustand für die nächsten fünf bis zehn Jahre gebracht werden. Dann ist kein Shuttle-Flug zu "Hubble" mehr möglich, weil das US-Raumfährenprogramm im kommenden Jahr eingestellt wird.

"Hubble" ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-Raumfahrtbehörde Nasa und der Europäischen Weltraumorganisation Esa. Die elftägige Reise der "Atlantis" war ursprünglich schon im Oktober vergangenen Jahres geplant, musste aber wegen technischer Probleme des Weltraumteleskops verschoben werden.

Quelle : www.spiegel.de

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Das eine soll Fotos vom frühen Universum machen, das andere dem Echo des Urknalls lauschen: Die Europäische Weltraumbehörde Esa hat die beiden Teleskope "Herschel" und "Planck" ins All befördert - und hält damit auch einen Rekord vor der Nasa.

Paris - Das europäische Duo ist im All: Nach mehreren Startverschiebungen hoben die Weltraumteleskope "Herschel" und "Planck" um 15.12 Uhr MESZ mit einer Ariane 5 ECA vom Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana ab. Nach dem Start sollte "Herschel" sich nach 26 Minuten von der 50 Meter langen Rakete trennen, "Planck" sollte seinem großen Bruder zwei Minuten später folgen.

Mit den Teleskopen will die europäische Weltraumbehörde Esa auf die Suche nach den Anfängen des Universums gehen. Das Super-Observatorium "Herschel" soll frühe Galaxien aufspüren, "Planck" soll das Echo des Urknalls so genau vermessen wie nie zuvor. Insgesamt 1,6 Milliarden Euro hat sich die Esa das Projekt kosten lassen. Namensgeber des Teleskops ist der deutsch-britische Astronom Willhelm Herschel, der Ende des 18. Jahrhunderts den Planeten Uranus entdeckte.

Größter Spiegel im All

Das fliegende Duo gehört laut Esa "zu den ehrgeizigsten Weltraummissionen, die Europa je auf den Weg gebracht hat". In der Tat ist der Aufwand groß, den die Esa und ihre Partnerinstitute für "Herschel" betrieben haben: 17 Firmen waren am Bau des Observatoriums beteiligt. Der Hauptspiegel misst im Durchmesser 3,5 Meter - fast eineinhalb mal so viel wie der des US-Teleskops "Hubble", dem die Crew der Raumfähre "Atlantis" in den kommenden Tagen eine Generalüberholung verpassen wird. Damit ist "Herschels" Spiegel laut Esa "der größte, der jemals ins Weltall geflogen wurde".

Zumindest für einige Jahre wird der Titel in Europa bleiben: Frühestens für das Jahr 2013 plant die US-Raumfahrtbehörde Nasa den Start eines noch größeren Weltraumteleskops. Das ebenfalls für Infrarot-Beobachtungen optimierte "James Webb Space Telescope" soll einen Spiegel mit 6,5 Metern Durchmesser bekommen. Es wird das Weltraumteleskop "Hubble" ablösen. Das erste seiner 18 Spiegelsegmente hat bereits die ersten Kältetests erfolgreich absolviert.

Die Nasa hat noch weitere Augen im All: Das vor zwei Monaten ins All geschossene Teleskop " Kepler" ging am gestrigen Mittwoch in Betrieb, wie die Nasa bekannt gab. Es soll in den nächsten dreieinhalb Jahren in einem entlegenen Winkel der Milchstraße nach erdähnlichen, möglicherweise bewohnbaren Planeten suchen.

Um seine Stärken voll ausspielen zu können, muss "Herschel" gebührenden Abstand zur Erde halten. Denn für die Beobachtung der Infrarotstrahlung müssen seine Instrumente auf 0,3 bis 2 Grad über dem absoluten Nullpunkt von minus 273,15 Grad Celsius gekühlt werden. Im Erdorbit würde die Wärmestrahlung der Erde den Satelliten zu sehr erwärmen. Mit Mond und Sonne würden zudem zwei weitere Störquellen in ständig wechselnden Richtungen das Teleskop behindern.

Um diese Störeinflüsse zu minimieren, werden "Herschel" und auch "Planck" in rund 1,5 Millionen Kilometern Entfernung von der Erde stationiert. Dort soll "Herschel" synchron mit der Erde um die Sonne laufen.

Kältester Punkt des Universums

Die Detektoren von "Planck" werden sogar noch stärker abgekühlt als die von "Herschel" - bis auf eine Temperatur von 0,1 Grad über dem absoluten Nullpunkt. Sie werden damit zum kältesten Punkt des Universums, schwärmt die Esa. Das sei nötig, damit das Teleskop extrem schwache Temperaturschwankungen aus der ersten Zeit des Weltalls erfassen könne. Der Satellit zeichnet den sogenannten Mikrowellenhintergrund auf, also ein Relikt des ersten Lichts nach dem Urknall. Aus 500 Milliarden Einzelmessungen soll dabei eine neue Himmelskarte entstehen - mit deutlich besserer Auflösung als bei früheren Projekten wie "Cobe" oder "WMAP".

"Herschel" soll mindestens drei Jahre arbeiten, das "Planck"-Teleskop nur 15 Monate. Das Problem: Das zur Kühlung nötige Helium verdampft mit der Zeit. Anders als bei "Hubble" wird es eine Verlängerung der beiden Missionen nicht geben. Die Entfernung der europäischen Teleskope von der Erde ist zu groß, um per Raumschiff kurz ein Reparaturteam vorbeizuschicken.

Quelle : www.spiegel.de

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Eine knappe Stunde nach dem erfolgreichen Start der beiden Weltraumteleskope "Herschel" und "Planck" hat das europäische Raumfahrtkontrollzentrum in Darmstadt erste Signale der Satelliten empfangen. Das teilte die Europäische Raumfahrtagentur ESA am Donnerstagnachmittag am Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana mit. Die Signale der beiden Superteleskope seien klar und kräftig.

Die Weltraumobservatorien waren zuvor von einer Ariane-5-Rakete im All ausgesetzt worden. Sie haben nun eine rund zwei Monate lange Reise zum ihrem endgültigen Einsatzort in 1,5 Millionen Kilometern Entfernung von der Erde vor sich. Dort soll "Herschel" unter anderem die ersten Sterne des Universums ins Visier nehmen. "Planck" soll das "Echo des Urknalls" so genau vermessen wie nie zuvor. Beide Missionen kosten zusammen rund 1,8 Milliarden Euro.

Quelle : SAT+KABEL

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Fast 25 Jahre Entwicklungszeit, 1,8 Milliarden Euro Kosten: Die Weltraumteleskope "Herschel" und "Planck" gehören zu den größten Forschungsprojekten in der Geschichte Europas. SPIEGEL ONLINE hat die entscheidenden Minuten des Starts aus nächster Nähe beobachtet.

20 Jahre hat Albrecht Poglitsch auf diesen Moment gewartet - und plötzlich ist alles blitzschnell vorbei. Mit einem dumpfen Grollen erhebt sich die mächtige Rakete aus dem Dschungel, reitet wie auf einem Feuerball in den Himmel und verschwindet hinter einer der wenigen Wolken über Französisch-Guayana. Aus den Augen - aber keinesfalls aus dem Sinn.

Poglitsch schmunzelt. Der Astrophysiker vom Garchinger Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik hat seine Videokamera beiseite gelegt und blickt noch lange in den Himmel. Die dicken weißen Rauchwolken über dem Urwald lösen sich langsam auf.

Die Verantwortlichen zeigen sich wenig später euphorisch. ""Herschel" und "Planck" sind die aufwendigsten wissenschaftlichen Satelliten, die jemals in Europa gebaut wurden", sagte ein sichtlich erleichterter Esa-Generaldirektor Jean-Jacques Dordain. "Die Esa ist auf dem Weg zurück zu den Ursprüngen unseres Universums. Nur ein umfassenderes Verständnis der Vergangenheit unseres Universums ermöglicht uns einen besseren Ausblick auf die Zukunft unseres Planeten Erde." Auch der deutsche Esa-Programmmanager Thomas Passvogel erwartet Bahnbrechendes von den Missionen. "Ich glaube, die Überraschung wird darin liegen, dass wir etwas sehen, was wir nicht erwartet haben."

Poglitschs Augen glänzen voller Stolz, in sein Lächeln mischt sich aber auch ein bisschen Sorge. Fast wie bei einem Vater, dessen Sohn aus der elterlichen Wohnung auszieht, um in der großen Stadt zu studieren. Irgendwie ist es ja auch so. An Bord der "Ariane 5", die gerade vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou abgehoben hat, sind mit "Herschel" und "Planck" nicht einfach nur zwei Forschungssatelliten. Mit ihnen ist auch die Arbeit von Wissenschaftlern und Ingenieuren von der Erde ins All verschwunden, die mehrere Jahrzehnte ihrer Karriere in dieses Projekt gesteckt haben.

So wie Albrecht Poglitsch. Der 53-Jährige mit den widerspenstigen weiß-grauen Haaren ist verantwortlich für "Herschels" PACS-Kamera - ein Messinstrument, das ferne Himmelsobjekte im infraroten Licht beobachten und die Strahlung in ihre Bestandteile zerlegen kann. Mit seiner Hilfe hoffen die Forscher, durch den Staub und das Gas blicken zu können, hinter dem sich etwa junge Sterne verstecken. Eine Hoffnung, die lange Zeit unerfüllt blieb.

"Bereits 1990 haben wir die ersten Überlegungen zu 'Herschels' Kamera angestellt", sagt Poglitsch, während sich die Besuchertribüne in Kourou langsam leert. Damals, vor fast 20 Jahren, hieß das Projekt noch "First" und wäre kurze Zeit später beinahe für immer beerdigt worden. 1998 begann der Garchinger Physiker schließlich, PACS zu bauen - mit einem Team aus sechs Ländern und 14 Instituten. "Der Druck bei so etwas ist ungeheuerlich", sagt Poglitsch. "Wenn etwas nicht klappt, brauchen Sie sich als Verantwortlicher hinterher nirgends mehr zu zeigen."

Immer wieder gab es Rückschläge

Nackenschläge gab es zuhauf. Mal wurde das Geld nicht rechtzeitig ausgezahlt, dann wurde am Personal gespart oder Kooperationspartner machten nicht das, was sie sollten. Immer wieder musste das Projekt verschoben werden - und letztlich auch der Start: Ursprünglich sollte "Herschel" - die Ideen für das Projekt reichen bis ins Jahr 1984 zurück - im vergangenen Sommer abheben. Dann am 14. April dieses Jahres. Jetzt ist es der 14. Mai geworden.

Vor zwei Tagen, als sich die beteiligten Forscher mal wieder in Paris trafen - dieses Mal, um endlich nach Kourou zu fliegen - war davon noch niemand überzeugt. Die Stimmung schwankte zwischen freudiger Erwartung, Anspannung und einem Hauch von Fatalismus. "Dass die Mission nach so langem Warten und nach so vielen Verschiebungen jetzt plötzlich wahr werden sollte, hatte fast schon etwas Unwirkliches", sagt Poglitsch. Und auch, wenn keiner gerne darüber redet, stieg die Spannung von Tag zu Tag an.

Poglitschs Finger spielen bei den vielen Gesprächen, die der Wissenschaftler in Kourou führte, nervös mit den Zipfeln seiner beigefarbenen Jacke. Hitze und Feuchte der Tropen gehen an niemandem spurlos vorbei. "Ich habe wenig geschlafen - immer in der Angst, dass doch noch eine E-Mail mit neuen Problemen kommt." Irgendwann machte dann auch noch das Gerücht die Runde, dass nach den Steuerdüsen, die für die letzte Startverschiebung verantwortlich waren, nun das Haupttriebwerk herumzicke. Es war offensichtlich falscher Alarm.

Minuten nach dem Start sind solche Sorgen vergessen. Die beiden Feststoffraketen, die die Ariane 5 auf Tempo gebracht haben, wurden längst abgeworfen. "Herschel" und "Planck" stehen kurz davor, aus der menschlichen Obhut entlassen und mit der kalten Realität des Weltalls konfrontiert zu werden. Die Erleichterung unter den Wissenschaftlern war groß, als kurze Zeit nach dem Start die ersten Signale der beiden Teleskope auf der Erde ankamen.

Betriebssoftware muss noch eingespielt werden

Aus dem Gröbsten raus ist Poglitschs "Schätzchen", wie er scherzhaft sagt, trotzdem noch nicht. "Wir haben nach dem Start ein paar kritische Momente, weshalb wir noch lange nicht die Korken knallen lassen", sagt der Astrophysiker. Das Gitter beispielsweise, das die Infrarotstrahlung in ihre Wellenlängen zerlegt, wird während der turbulenten ersten Minuten des Flugs von einem Riegel festgehalten. Der muss gelöst werden - durch einen Motor samt Getriebe. Auch der Kühler, der PACS auf eine Temperatur von 0,3 Grad über dem absoluten Nullpunkt bringen soll, könnte in der Schwerelosigkeit eigenwillig reagieren.

Zudem fehlt "Herschels" Kamera trotz ihrer fast 20 Jahre Entwicklungszeit manchmal noch die nötige Reife: "Unsere Leute zu Hause arbeiten gerade fieberhaft an der Betriebssoftware der Kamera", sagt Poglitsch und schmunzelt verlegen. Zwar funktioniere inzwischen alles, auf die Eigenheiten von Instrument und Satellit sei das Programm aber noch nicht abgestimmt. Dafür fehlte schlichtweg die Zeit. Die neue Betriebssoftware soll nun in einem günstigen Moment aufgespielt werden.

Quelle : www.spiegel.de

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"Ah, das ist fantastisch", sagte Astronaut Grunsfeld noch, als er aus dem Raumschiff schwebte. Doch dann folgte harte Arbeit: Über sieben Stunden benötigten er und Astronaut Feustel für die erste Reparatur am Weltraumteleskop "Hubble". Der Lohn: Ein noch tieferer Blick ins Universum.

Die erste Reparatur am Weltraumteleskop "Hubble" ist gelungen: Bei ihrem über sieben Stunden langen Außeneinsatz am Donnerstag installierten die US-Astronauten John Grunsfeld und Andrew Feustel eine neue Weitsicht-Spezialkamera, die noch wesentlich tiefer als frühere Modelle in die unendlichen Weiten des Universums schauen kann.

Die Installation zählt zu den wichtigsten Arbeiten der fünften und letzten Wartung des Teleskops, das damit noch mindestens fünf Jahre weiterarbeiten soll. Neben kleineren Reparaturen ersetzten die Spezialisten in mehr als 500 Kilometer Höhe über der Erde auch einen Computer, der das Teleskop kontrolliert und Informationen zur Erde sendet.

Der Außeneinsatz der beiden Amerikaner begann mit leichter Verspätung gegen 15.00 Uhr MESZ und dauerte mit mehr als sieben Stunden etwa eine halbe Stunde länger als ursprünglich geplant. Das Manöver galt als sehr riskant, da die Astronauten mit umherfliegendem Weltraum-Müll rechnen mussten.

Die Reparatur war auf NASA-TV und im Internet zu verfolgen. "Ah, das ist fantastisch", sagte Grunsfeld als er aus dem Raumschiff "Atlantis" ins All schwebte. In den Helmen der beiden Männer waren Kameras eingebaut, damit das NASA-Kontrollzentrum in Houston (US-Bundesstaat Texas) sowie die Internet-Zuschauer jeden Handgriff verfolgen konnten.

Während der elftägigen Wartungsmission sind insgesamt fünf Außeneinsätze vorgesehen. Beim dritten Weltraumspaziergang am Samstag geht es um die Einrichtung eines "Cosmic origins Spectograph". Dieser soll bislang unerreichte Blicke auf schwach glimmende kosmische Objekte im Bereich der ultravioletten (UV) Strahlung ermöglichen. Außerdem wird eine weitere Kamera repariert.

Am siebten Tag der "Atlantis"-Mission stehen Reparatur und Aufrüstung des "Space Telescope Imaging Spectrographs" an, der seit 2004 nicht mehr funktioniert. Dies gilt als handwerklich anspruchsvollste Aufgabe, bei der die Astronauten rund 100 kleine Schrauben anzubringen haben. Außerdem sind isolierende "Stahldecken" zu montieren, die besonders sensible "Hubble"-Teile vor den enormen Temperaturschwankungen schützen sollen. Beim letzten Ausstieg am achten Missionstag werden wiederum Batterien sowie ein Sensor ersetzt.

Am Mittwoch hatte die Besatzung des Space Shuttle das Teleskop im Weltraum eingefangen. Dabei fuhr die US-Astronautin Megan McArthur einen 15 Meter langen Greifarm des Shuttle aus und holte sich das elf Tonnen schwere Teleskop heran, um es in die Ladebucht von "Atlantis" zu hieven.

Zuvor hatte es schon beim Start Probleme gegeben: Der Hitzeschild von "Atlantis" wurde beschädigt - ein häufiges Problem bei Shuttle-Starts. Im Jahr 2003 hatte dies zur Explosion der Raumfähre "Columbia" geführt. Die Astronauten entdeckten an der rechten Seite der Raumfähre Kerben, die sich in einer Länge von 53 Zentimetern über vier Hitzeschutzkacheln hinziehen. Eine Inspektion des Hitzeschilds ist laut Nasa noch nicht abgeschlossen. Für den Freitag ist die Auswechslung mehrerer Batterien und Gyroskope geplant. Gyroskope sind Schwingkreisel, die eine exakte Ausrichtung des Teleskops erlauben.

Quelle : www.spiegel.de

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Washington - Mit einer etwa halbstündigen Verspätung hat am Freitag der zweite Außeneinsatz der Astronauten der "Atlantis" am Weltraumteleskop "Hubble" begonnen.

Um 14.53 Uhr deutscher Zeit schwebten die US-Astronauten Mike Massimino und Mike Good aus ihrem Raumschiff ins All. Die beiden Spezialisten werden mehrere Batterien sowie mehrere Gyroskope auswechseln. Gyroskope sind Schwingkreisel, die eine exakte Ausrichtung des Teleskops erlauben.

Wie schon seit Beginn der "Atlantis"-Mission am Montag ist auch dieser Einsatz auf dem NASA-Fernsehsender im Internet zu sehen. Am Donnerstag hatten die Astronauten bei ihrem ersten Ausstieg eine neue Weitsichtkamera und einen Computer installiert. (dpa)

Quelle : www.digitalfernsehen.de

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Premiere im Weltraum: Beim dritten Außeneinsatz am Teleskop "Hubble" gelang es den Nasa-Astronauten, eine äußerst kleinteilige Kamerareparatur durchzuführen. Jetzt steht die handwerklich anspruchsvollste Aufgabe an - rund hundert Schrauben sind bei Schwerelosigkeit zu lösen.

Houston - Die Reparaturarbeiten am Weltraumteleskop "Hubble" sind am Wochenende gut vorangekommen: Jeweils zwei Astronauten absolvierten am Freitag und Samstag mehrstündige Außeneinsätze, bei denen sie fast 600 Kilometer über der Erde neue Schwunggeräte (Gyroskope) für die Ausrichtung des Teleskops und einen neuen Spektrografen montierten.

Die Nasa-Astronauten John Grunsfeld und Andrew Feustel hielten sich am Samstag sechs Stunden und 36 Minuten außerhalb der Raumfähre "Atlantis" auf. Sie beendeten den Einsatz früher als geplant. Es war der dritte von fünf Außeneinsätzen, die bei der aktuellen Mission vorgesehen sind, um das 19 Jahre alte Weltraumteleskop aufzurüsten.

Der 50-jährige Astronom Grunsfeld und der 43-jährige Geologe Feustel arbeiteten an der Kamera des Teleskops. Die Reparatur war ein neuartiger Vorgang. Nie zuvor waren im All derartig kleinteilige Arbeiten ausgeführt worden, bei denen ein Gerät geöffnet und einzelne Teile ausgetauscht werden mussten. Zur Überraschung aller funktionierten die neuen Teile und eine Einheit zur Energieversorgung auf Anhieb. Die sogenannte Camera for Surveys war 2002 in Dienst gestellt worden. Fünf Jahre später ging durch einen Kurzschluss die Möglichkeit verloren, entfernte Galaxien zu beobachten.

Zudem installierten die Astronauten einen Spektrografen, der bislang unerreichte Blicke auf schwach glimmende kosmische Objekte im Bereich der ultravioletten (UV) Strahlung ermöglichen soll. Sie demontierten außerdem ein Korrektiv für den Hauptspiegel des Teleskops, das Anfang der neunziger Jahre angebracht wurde, nachdem "Hubble" zunächst lediglich verschwommene Bilder lieferte. Die "Brille" des Teleskops ("Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement", Costar) schaffte es damals, den Fehler im Schliff des Hauptspiegels auszugleichen, so dass "Hubble" bessere Bilder senden konnte.

Wie ein Kampf gegen Bären

Die beiden Astronauten Mike Massimino und Mike Good absolvierten am Freitag einen Außeneinsatz, bei dem sie unter anderem altersschwache Batterien austauschten. Der Einsatz wurde auf sieben Stunden und 56 Minuten verlängert, weil die Arbeiten sich als mühsam erwiesen.

"Manchmal kam es mir so vor, als kämpfte ich gegen einen Bären", sagte der 46-jährige Bordingenieur Massimino. Von der Bodenstation in Houston kam die Antwort: "Wir wissen, dass das schwierig ist, aber macht weiter, das ist gute Arbeit." Beim ersten Außeneinsatz hatten Grunsfeld und Feustel am Donnerstag eine Kamera ausgetauscht sowie einen Computer und einen neuen Andock-Mechanismus an dem 19 Jahre alten Teleskop angebracht.

Am Sonntag steht einer der schwierigsten Einsätze bevor. Dabei geht es um die Reparatur und Aufrüstung des "Space Telescope Imaging Spectrographs", der seit 2004 nicht mehr funktioniert. Dies gilt als die handwerklich anspruchsvollste Aufgabe, bei der die Astronauten es mit rund hundert Schrauben zu tun haben.

Insgesamt sind fünf Außeneinsätze geplant, um "Hubble" aufzurüsten. Seit dem Beginn der Mission sandte "Hubble" 750.000 Aufnahmen aus dem All zur Erde. Durch die Reparatur- und Modernisierungsarbeiten soll die Lebensdauer des Teleskops um fünf Jahre verlängert werden. 2014 soll "Hubble" durch das leistungsfähigere Nachfolgemodell "James Webb" ersetzt werden. Wenn "Hubble" vollständig aufgegeben wird, will die Nasa es gezielt in den Pazifik abstürzen lassen. Ein unkontrollierter Absturz wird für zu gefährlich gehalten, weil Teile in besiedeltem Gebiet aufschlagen könnten.

Die US-Raumfähre "Atlantis" war am Montag gestartet und am Mittwoch am Teleskop angelangt. Insgesamt soll die "Atlantis"-Mission elf Tage dauern. Für Montag ist der Austausch dreier weiterer Batterien geplant.

Quelle : www.spiegel.de

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Hochleistungsobservatorien und raffinierte Rechenverfahren helfen, das Universum zu durchschauen.

Seit Galileo Galilei vor 400 Jahren erstmals ein Teleskop auf den Himmel richtete, wird die astronomische Beobachtungstechnik immer leistungsfähiger und präziser. Mindestens ebenso wichtig für die jüngsten Erfolge der Astronomie sind aber die neuen Methoden zur Aufzeichnung und Verarbeitung der mit Hightech-Observatorien gesammelten Daten.

Es ist eine aufregende Zeit für Sternenfreunde: Fast täglich werden neue Erkenntnisse übers Weltall publiziert, machen faszinierende Bilder die Runde, werfen überraschende Entdeckungen neue Fragen auf. Das atemberaubende Tempo, mit dem die Astronomie seit einigen Jahren voranschreitet, lässt sich nur mit dem Aufschwung vergleichen, den die Einführung des Teleskops als astronomisches Beobachtungsinstrument vor 400 Jahren bewirkt hat. Das derzeit laufende Internationale Jahr der Astronomie feiert daher gleichzeitig die heutigen Erfolge bei der Erforschung des Weltalls wie auch das historische Jubiläum, das vor allem mit dem Namen Galileo Galilei verbunden ist.

Galilei, der damals als Professor in Padua lehrte, hatte sich sein Teleskop noch selbst bauen können. Wie Geoff Andersen in seinem lesenswerten Buch über Teleskope schreibt, hatte er im Sommer 1609 erfahren, dass ein Niederländer nach Venedig gekommen sei, um dem dortigen Staatsoberhaupt, dem Dogen, die neue Erfindung zum Kauf anzubieten. Galilei bat Freunde mit Zugang zum Dogen, die Prüfung des Angebots hinauszuzögern. Unterdessen versuchte er, aufgrund vager Beschreibungen des Geräts dessen Funktionsweise zu erraten. Tatsächlich gelang ihm durch die Kombination einer Sammel- und einer Zerstreuungs-Linse innerhalb eines Tages ein Nachbau, der dem Original deutlich überlegen war. Er überreichte es dem Dogen als Geschenk und erhielt als Dank eine Gehaltserhöhung.

Der Brillenmacher Hans Lipperhey, der im Jahr zuvor ein Patent auf das neue Beobachtungsgerät angemeldet hatte und vergeblich versuchte, das Konstruktionsprinzip geheimzuhalten, hatte in erster Linie militärische Anwendungen im Sinn. Galilei dagegen richtete das Fernrohr auf den Himmel, zunächst auf den Mond, der sich als keineswegs perfekte Kugel entpuppte, sondern voller Zacken, Rillen und Krater war. Die Milchstraße war kein Nebel, sondern löste sich im Teleskop in eine Vielzahl von Sternen auf. Überhaupt gab es viel mehr Sterne als bis dahin bekannt. Für die damalige Zeit eine verstörende Erkenntnis.

Mit ein paar Federstrichen hielt Galileo Galilei im Januar 1610 die Positionen der Jupitermonde an verschiedenen Tagen fest. Der darüber stehende Text ist der Entwurf eines Briefes an den Dogen von Venedig. Bild: NASA

Schließlich, am 7. Januar 1610, betrachtete Galilei den Jupiter und entdeckte zunächst drei kleine Punkte in dessen Nähe, eine Woche später auch einen vierten, die ständig ihre Position relativ zum Jupiter änderten, aber immer in seiner Nähe blieben. Er deutete sie als Monde, die den Jupiter umkreisen, und versetzte damit der geltenden Lehre, wonach sich alles um die Erde im Mittelpunkt des Universums drehte, den Todesstoß.

385 Jahre später, im Juli 1994, war wieder das beste verfügbare Teleskop auf den Jupiter gerichtet. Und wieder waren die Bilder, die es zeigte, beunruhigend: 21 Fragmente des zerbrochenen Kometen Shoemaker-Levy-9 stürzten auf den Gasplaneten und hinterließen Einschlagsspuren, die teilweise so groß waren wie die Erde. Es war das erste Mal, dass eine solche kosmische Kollision live beobachtet werden konnte.

Die Einschläge des Kometen Shoemaker-Levy-9 auf dem Jupiter im Juli 1994 erfolgten von der Erde aus gesehen auf der Rückseite des Planeten. Erst eine gute Stunde später waren die Folgen zu sehen wie hier auf dem Bild des Hubble Space Telescope vom 18. Jui 1994. Der dunkle Fleck im Zentrum des Einschlagsgebiets hat einen Durchmesser von 2.500 Kilometer, der äußere Durchmesser des darum liegenden Ringes entspricht mit ~12.000 Kilometern ungefähr dem der Erde. Bild: NASA/ESA

Anders als zu Galileis Zeiten saß diesmal aber kein Astronom hinter dem Fernrohr, kniff ein Auge zusammen und hielt seine Beobachtungen mit dem Zeichenstift auf Papier fest. Das wäre auch gar nicht gegangen, schließlich kreiste das Beobachtungsinstrument in einer Höhe von knapp 600 Kilometer um die Erde: Das amerikanisch-europäische Hubble Space Telescope war damals das weltweit leistungsfähigste astronomische Observatorium, das den Jupiter so groß und scharf abbilden konnte wie kein anderes. Seine Bilder wurden nahezu in Echtzeit im Internet übertragen und rückten weit über die Kreise von Fachastronomen hinaus die Gefährdung der Erde durch solche Einschläge ins Bewusstsein. Kinofilme wie "Deep Impact" und Armageddon zählen zu den spektakulärsten Ausprägungen dieses Bewusstseinswandels.

Inzwischen hat Hubble einige Konkurrenz bekommen, sowohl im Weltraum als auch am Boden. Dank mehrerer Reparaturen und technischer Updates mischt es aber weiterhin in der Spitzengruppe mit und dürfte auch heute noch das populärste Teleskop der Welt sein. Wenn ein einzelnes Instrument den gegenwärtigen Aufbruch der Astronomie symbolhaft verkörpert, dann ist es Hubble.

400 Jahre Teleskop

Am grundlegenden Funktionsprinzip astronomischer Observatorien hat sich seit Galilei kaum etwas geändert. Mithilfe von Linsen oder Spiegeln wird das Licht gebündelt und fokussiert, sodass eine vergrößerte Abbildung des beobachteten Objekts entsteht. Doch bevor das von modernen Observatorien gesammelte Licht ein menschliches Auge erreicht, durchläuft es Farbfilter, Prismen oder Beugungsgitter und wird von CCD-Sensoren, deren Kapazitäten eher im Bereich von 100 als von 10 Megapixel liegen, in Ladungsinformation verwandelt. Die kann mithilfe raffinierter Rechenverfahren auf unterschiedlichste Weise aufbereitet werden. Bilder, die den Eindruck wiedergeben, den ein menschliches Auge bei entsprechender Sehkraft hätte, sind nur noch eine mögliche Variante unter vielen. Bei Aufnahmen im nicht sichtbaren Bereich des Spektrums müssen Farben dagegen mehr oder weniger willkürlich bestimmten Wellenlängen zugeordnet werden. Sehr gerne zerlegen die Astronomen das eingefangene Licht auch in Spektren, in denen sie nach Signaturen chemischer Substanzen oder physikalischer Prozesse suchen. Und der Blick reicht viel tiefer ins All, als Galilei wahrscheinlich geahnt hat.

Während der italienische Gelehrte damals für sein Teleskop zunächst gekaufte, später selbst geschliffene Linsen mit wenigen Zentimeter Durchmesser verwendete, kommen heute praktisch nur noch Spiegel zum Einsatz. Dafür sind zum einen die besseren optischen Eigenschaften verantwortlich: Im Unterschied zu Linsen, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedlich stark brechen, gibt es bei Spiegeln keine derartigen Verzerrungen. Vor allem aber lassen sich Spiegel erheblich größer bauen als Linsen. Das größte noch existierende Linsenteleskop, der Refraktor des Yerkes Observatory in Williams Bay, Wisconsin, hat einen Durchmesser von 102 Zentimeter. Die derzeit größten Spiegelteleskope sind ungefähr zehnmal so groß, noch größere sind in Planung.

Anders als zu Galileis Zeiten lassen sich solche Observatorien auch nicht mehr in wenigen Tagen bauen. Beim Hubble Space Telescope vergingen von den ersten konzeptuellen Überlegungen Anfang der 1970er-Jahre bis zur Inbetriebnahme etwa 20 Jahre. Auch für Großobservatorien am Boden wie das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO müssen 10 bis 15 Jahre gerechnet werden.

Die nächste Stufe: Das European Extremely Large Telescope (E-ELT) soll einen 42 Meter großen Primärspiegel bekommen. Zum Größenvergleich wurde ein Airbus A 340 ins Bild kopiert. Bild: ESO

Allein die Fertigung des Primärspiegels, der das Licht der beobachteten Objekte einfängt und konzentriert, kann mehrere Jahre in Anspruch nehmen. Zunächst muss der aus Spezialglas gegossene Rohling sehr langsam abkühlen, um Verformungen zu vermeiden. Dann erfolgt der Prozess der Schleifens und Polierens, der immer wieder von aufwendigen Tests der optischen Eigenschaften unterbrochen wird. Die erforderliche Genauigkeit hängt ab von den Wellenlängen, in denen das Teleskop beobachten soll: je kürzer, desto genauer. Der 2,4-Meter-Spiegel des Hubble Space Telescope, das auch im kurzwelligen Ultraviolett Beobachtungen durchführt, durfte nirgendwo mehr als 10 Nanometer von der Idealform abweichen.

Tatsächlich gelang es der US-amerikanische Firma Perkin-Elmer, die mit der Herstellung des Spiegels beauftragt war, diese Genauigkeit zu erreichen. Doch leider war die Testvorrichtung falsch justiert und sorgte dafür, dass der Spiegel am Rand um 2,2 Mikrometer zu flach war. Das wurde erst bemerkt, nachdem das Observatorium im April 1990 ins All gebracht worden war. Erst eine Reparaturmission im Dezember 1993, bei der eine Korrekturoptik eingebaut wurde, brachte das Teleskop nahe an die ursprünglich vorgesehene Leistungsfähigkeit. Die spektakulären Jupiterbilder vom Juli 1994 waren daher auch eine Antwort auf die Häme, die nach der Panne über die Raumfahrtbehörden Nasa und Esa ausgeschüttet worden war.

Standortpolitik

Für Galilei war es noch einigermaßen gleichgültig, wo er sein selbst gebautes Teleskop aufstellte. Weder Leuchtreklamen noch qualmende Fabrikschornsteine trübten den Blick, Turbulenzen in der Erdatmosphäre machten sich bei einer Objektivöffnung von wenigen Zentimetern und einer etwa 30-fachen Vergrößerung ebenfalls nicht störend bemerkbar. Die heutigen Hochleistungsteleskope hingegen brauchen optimale meteorologische Bedingungen, um ihre Möglichkeiten optimal ausschöpfen zu können. Observatorien, die mehrere hundert Millionen Euro kosten, baut man nicht an Orten, wo es häufig regnet.

Grundsätzlich bietet das Vakuum des Weltraums die besten Beobachtungsbedingungen. Der für die Realisierung eines Weltraumteleskops erforderliche technologische Aufwand und damit die Kosten sind jedoch sehr hoch. Die Wartung und der Austausch von Komponenten sind nicht oder, wie im Falle des Hubble Space Telescope, wiederum nur mit sehr hohem Aufwand möglich. Auch bei der Größe der Spiegel müssen Abstriche gemacht werden. So arbeitet Hubble mit einem verhältnismäßig kleinen 2,4-Meter-Spiegel. Der Primärspiegel des europäischen Infrarotobservatoriums Herschel, das demnächst ins All geschossen werden soll, misst immerhin 3,5 Meter. Damit ist Herschel vorübergehend das größte Weltraumteleskop - bis es voraussichtlich im Jahr 2013 durch das 6,5 Meter große amerikanisch-europäisch-kanadische James Webb Space Telescope übertroffen wird.

Infrarotobservatorium Herschel. Bild: ESA

Am Boden lassen sich dagegen erheblich größere Spiegel installieren. Allerdings dürfte mit Durchmessern von etwa acht Metern die Obergrenze für monolithische, aus einem Stück gefertigte Spiegel erreicht sein. Größere Durchmesser lassen sich besser in Segmentbauweise realisieren, bei der mehrere kleinere Spiegel zu einem großen zusammengefügt werden. So bestehen die Spiegel der beiden 9,8-Meter-Teleskope des Keck-Observatoriums auf dem Vulkan Mauna Kea auf Hawaii aus jeweils 36 Segmenten, ebenso das im vergangenen Jahr in Betrieb genommene 10,4-Meter-Teleskop auf der Kanaren-Insel La Palma.

Grundsätzlich gilt für Bodenteleskope: Je höher sie stehen, desto besser. Je dünner die Luft, desto weniger kann sie stören. Trotzdem wäre ein Standort in einem Hochgebirge wie dem Himalaya nicht ideal, weil die Luftschichten hier durch die umliegenden Landmassen ungleichmäßig aufgeheizt werden, was zu starken Turbulenzen führt. Als derzeit beste Standorte gelten der 4214 Meter hohe Mauna Kea auf Hawaii und der Cerro Paranal in der chilenischen Atacama-Wüste, dessen ursprünglich 2660 Meter hoher Gipfel für den Bau des VLT auf 2635 Meter heruntergesprengt wurde, um ein ausreichend großes Plateau zu schaffen. In beiden Fällen sorgt die Nähe des Meeres für gleichmäßige Temperaturen und entsprechend ruhige Luftschichten.

Die Riesenteleskope sammeln mehr Licht. Dadurch können sie extrem lichtschwache Objekte sichtbar machen und Informationen über sie gewinnen. Ihr optisches Auflösungsvermögen, also der kleinste Winkel, in dem zwei dicht beieinander liegende Punkte noch voneinander getrennt werden können, würde aber selbst an diesen optimalen Standorten wegen der Störungen durch die Atmosphäre nicht über das eines Amateurteleskops mit 20 Zentimeter Durchmesser hinausgehen - gäbe es nicht die Technologie der adaptiven Optik, die eben diese Störungen ausgleichen kann. Entwickelt wurde sie in den 1970er- und 1980er-Jahren von der US-Luftwaffe, um die Aufklärungssatelliten der Gegenseite beobachten zu können. Als im Jahr 1991, nach dem Ende des Kalten Kriegs, die Geheimhaltung aufgehoben wurde, brachte das die astronomische Forschung einen Riesenschritt voran.

Quelle : http://www.heise.de/tp/r4/artikel/30/30264/1.html

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Wegen der besseren optischen Auflösung allein muss man heute keine Observatorien mehr im All stationieren. Doch der kosmische Standort bietet noch andere Vorteile. Längere Belichtungszeiten und die Möglichkeit, alle Bereiche des elektromagnetischen Spektrums zu beobachten, haben den Astronomen mehr und mehr die dunklen Bereiche des Universums erschlossen.

Adaptive Optik

Das Prinzip der adaptiven Optik besteht darin, mithilfe eines Leitsterns die Turbulenzen in der Erdatmosphäre zu messen. Mehrere hundert Mal pro Sekunde werden die durch die Lufthülle verursachten scheinbaren Bewegungen des Sterns registriert und in Echtzeit an Aktuatoren hinter einem Korrekturspiegel im Strahlengang des Teleskops übermittelt, die diese Bewegungen durch gezielte Verformungen des Spiegels exakt ausgleichen.

Dieses Verfahren setzt das Vorhandensein eines geeigneten Leitsterns nahe bei der zu beobachtenden Region voraus. Um auch andere, sternenärmere Himmelsbereiche mit adaptiver Optik beobachten zu können, werden mittlerweile künstliche Leitsterne erzeugt. Hierzu wird ein wenigstens zehn Watt starker Laser der Wellenlänge 589 Nanometer in die gewünschte Richtung gestrahlt, wo er in etwa 90 Kilometer Höhe die dort in einer dünnen Schicht vorhandenen Natrium-Atome zum Leuchten anregt.

Mit Hilfe eines künstlich durch einen Laser erzeugten Leitsterns werden die Turbulenzen in der Erdatmosphäre gemessen und durch eine Korrekturoptik bis zu 1000 Mal pro Sekunde ausgeglichen. Über der linken Kuppel ist die Kleine Magellansche Wolke zu sehen, das hellste Objekt rechts oben ist der Jupiter. Bild: ESO

Auch bei einem Laser-Leitstern bleibt die Korrektur indessen auf einen schmalen Bereich beschränkt. Zudem sorgt die relative Nähe der künstlich erzeugten Lichtquelle im Vergleich zum beobachteten Objekt für eine systematische Unschärfe, den sogenannten "Kegel-Effekt": Während das Licht eines echten Sterns praktisch aus dem Unendlichen kommt, bilden die leuchtenden Natrium-Atome mit dem Teleskopspiegel einen schmalen Kegel. Ihr Licht durchquert daher etwas andere Luftschichten als das beobachtete Objekt. Der gleichzeitige Einsatz mehrerer Laser, die wechselseitig den Kegel-Effekt kompensieren, soll hier für Abhilfe sorgen und zugleich das Blickfeld der korrigierten Optik erweitern. Die hierfür erforderlichen Algorithmen sind allerdings erheblich komplexer als bei der Verwendung eines einzelnen Leitsterns. Ihre Ausarbeitung dürfte in den kommenden Jahre noch zahlreiche Doktoranden beschäftigen.

Allein wegen der besseren optischen Auflösung muss man Teleskope heute nicht mehr unbedingt im All stationieren: Die gleiche Himmelsregion, beobachtet mit dem Very Large Telescope (links) und mit dem Hubble Space Telescope. Bilder: ESO

Bereits mit dem heutigen Entwicklungsstand der adaptiven Optik übertreffen Großteleskope am Boden mittlerweile das Auflösungsvermögen des Hubble Space Telescope. Im Infrarotbereich des Spektrums bei Wellenlängen über einem Mikrometer wird mit dem VLT sogar das durch die Wellenlänge und den Teleskopdurchmesser vorgegebene theoretische Maximum von etwa 0,1 Bogensekunden erreicht. Bei kürzeren Wellenlängen wird die Korrektur schwieriger, da die adaptive Optik dann noch schneller auf die atmosphärischen Störungen reagieren muss. Riesenteleskope mit Spiegeldurchmessern bis zu 100 Meter, die in den kommenden 10 bis 20 Jahren errichtet werden sollen, könnten ohne adaptive Optik gar nicht sinnvoll betrieben werden.

Zwei Augen sehen mehr als eins

Eine noch höhere Auflösung lässt sich mit interferometrischen Methoden erreichen. Dabei werden zwei oder mehr Teleskope so zusammengeschaltet, dass die von einem Objekt empfangenen Lichtwellen exakt überlagert und gemeinsam fokussiert werden. Auf diese Weise lässt sich eine Auflösung erreichen, die der eines Teleskops mit einem Spiegeldurchmesser in der Größe des Abstands der beiden Teleskope, der sogenannten Basislinie, entspricht. Beim VLT sind das bis zu 128 Meter, wenn zwei der 8,2-Meter-Großteleskope kombiniert werden sollen. Daneben gibt es noch 1,8 Meter durchmessende Hilfsteleskope, die bei der Beobachtung hellerer Objekte zum Einsatz kommen und auf Schienen bewegt werden können. Mit ihnen lassen sich sogar Basislinien bis zu 200 Meter schaffen.

Blick in den interferometrischen Tunnel am Very Large Telescope der ESO. Durch geringfügige Bewegungen der Spiegel werden die von verschiedenen Teleskopen eingefangenen Lichtwellen zur Deckung gebracht. Bild: ESO

Die hohe Auflösung besteht zwar nur entlang eines schmalen Streifens mit der Breite der Spiegeldurchmesser der verbundenen Teleskope, entspricht also gewissermaßen einem Schnitt durch das beobachtete Objekt. Für viele Studien reicht aber dieser Schnitt schon aus. Leonard Burtscher etwa hoffte, für seine Dissertation am Max-Planck-Institut für Astronomie den heißen und warmen Staub sehen zu können, der die schwarzen Löcher in den Zentren naher aktiver Galaxien umgibt.

Schematische Darstellung des interferometrischen Beobachtungen am VLT: Hier sind vier 1,8-Meter-Hilfsteleskope auf den Rändern eines 100 Meter durchmessenden Kreises positioniert und zusammengeschaltet, um das Auflösungsvermögen eines 100-Meter-Spiegels zu erreichen. Bild: ESO

In einem lesenswerten Blog vermittelt Burtscher einen Eindruck von der Faszination interferometrischer Beobachtungen, aber auch von der damit verbundenen technischen Herausforderung. Immerhin müssen die von den zwei Teleskopen eingefangenen Lichtwellen, ehe sie im gemeinsamen Fokus vereinigt werden, auf den Bruchteil einer Wellenlänge des beobachteten Lichts genau die gleiche Wegstrecke zurückgelegt haben. Hinzu kommt, dass sich die Länge dieser Verzögerungsstrecken oder "delay lines" kontinuierlich verändert, weil die Teleskope die Erdrotation ausgleichen müssen. Interferometrie ist daher umso besser zu realisieren, je größer die beobachtete Wellenlänge ist. Radio-Observatorien können sogar über verschiedene Kontinente zusammengeschaltet werden.

Burtscher führte seine Beobachtungen am VLT mit MIDI (Mid-infrared interferometric instrument) im mittleren Infrarot bei zehn Mikrometer Wellenlänge durch. "Wir haben mal grob überschlagen, wieviele Computer eigentlich zusammenarbeiten müssen, damit wir mit MIDI Interferometrie machen können", schreibt er.

Heute zeichnen Astronomen ihre Beobachtungen anders auf: Diese Daten des Sterns Sirius wurden gewonnen, indem zwei Hauptteleskope des VLT interferometrisch zusammengeschaltet wurden. Es war der erste erfolgreiche Test der Anlage am 18. März 2001. Bild: ESO

"Da gibt es zum einen pro Teleskop (für einen Fokus) 9 so genannte LCU (Hardware-nahe Kontrolleinheiten), weitere fünf für jede Delay-Line, nochmal eine für IRIS, das den Beam im VLTI-Labor stabil hält, dazu kommen 10 Workstations (im Rechnerraum) hier im Kontrollzentrum für die darüberhinaus nochmal etwa 10 Terminals hier an der ‚VLTI station' herumstehen. Insgesamt müssen also für MIDI, das zwei Teleskope verbindet, mindestens 50 CPUs fehlerfrei zusammenarbeiten, damit es funktioniert."

Rätsel der Dunkelheit

Der enorme Aufwand, den interferometrische Beobachtungen erfordern, beschert den Astronomen allerdings ein Auflösungsvermögen in der Größenordnung von Mikrobogensekunden, das entspricht der Dicke eines menschlichen Haares in einem Kilometer Entfernung. Sonne und Erde, deren mittlerer Abstand etwa 150 Millionen Kilometer beträgt, ließen sich damit noch in einem Abstand von 1000 Lichtjahren getrennt voneinander darstellen.

Die bessere optische Auflösung allein ist demnach kein zwingender Grund mehr für die Stationierung von Observatorien im Weltraum. Doch Hubble und Co können noch zwei weitere Trümpfe ausspielen. Denn auf der Erde werden weite Bereiche des elektromagnetischen Spektrums durch die Atmosphäre abgeblockt und Beobachtungen sind durch den Tag-Nacht-Rhythmus auf maximal acht bis zehn Stunden am Stück begrenzt. Im Weltraum dagegen können alle Wellenlängen beobachtet werden, und es sind Belichtungszeiten bis zu mehreren Tagen möglich.

So beobachtete das Hubble Space Telescope im Jahr 1995 zehn Tage lang eine sehr sternenarme, dunkle Himmelsregion im Sternbild des Großen Bären. In diesem Gebiet mit einer Kantenlänge von etwa zweieinhalb Bogenminuten (was ungefähr der scheinbaren Größe eines Tennisballs in hundert Meter Entfernung entspricht) hätte Galilei mit seinem Teleskop wahrscheinlich nichts gesehen. Das als "Hubble Deep Field" bekannt gewordene Bild, das aus mehreren, mit verschiedenen Farbfiltern belichteten Aufnahmen zusammengesetzt wurde, zeigte dagegen etwa tausend Galaxien.

Das Hubble Ultra-deep Field - der bislang tiefste Blick ins All. Dieses Bild zeigt keine einzelnen Sterne, sondern Galaxien, die wiederum jeweils aus Milliarden Sternen bestehen. Der Himmelsausschnitt, der in diesem Bild erfasst wurde, entspricht dem Blick durch einen über zwei Meter langen Strohhalm. 50 solcher Bilder wären nötig, um die Fläche des Vollmondes zu erfassen. Bild: NASA/ESA

Neun Jahre später wurde das Weltraumteleskop für das "Hubble Ultra-Deep Field" auf eine dunkle Stelle im Südsternbild Fornax (Chemischer Ofen) gerichtet. Der Blickwinkel der zuvor bei einer Space-Shuttle-Mission im Jahr 2002 erneuerten Kamera betrug diesmal 3 Bogenminuten, die Belichtungszeit eine Million Sekunden oder 11,5 Tage. Die Zahl der auf diesem Bild erkennbaren Galaxien wird auf knapp 10.000 geschätzt, ein Datenschatz, der bis heute noch nicht vollständig gehoben ist.

Diese Aufnahmen verdeutlichen recht plastisch nicht nur die Leistungsfähigkeit moderner Observatorien, sondern auch den Wandel, den die astronomische Forschung seit Galilei vollzogen hat. Während dieser sein Teleskop zunächst auf die hellsten Objekte wie Mond, Venus und Jupiter richtete, interessieren sich die Astronomen heute besonders für die dunklen Seiten des Universums. Sie spüren schwarzen Löchern nach, versuchen, die Masse dunkler Materie zu schätzen und die Natur der rätselhaften dunklen Energie zu verstehen. Hierfür reicht es nicht aus, die kosmischen Objekte im Teleskop möglichst fein aufzulösen und ihre Positionen zu bestimmen. Die spannenden Informationen sind in deren Licht selbst verborgen, die mithilfe der Spektralanalyse zu Tage gefördert werden können.

Informationsträger Licht

So entdeckte der Astronom Edwin Hubble durch die Untersuchung des Lichts ferner Galaxien in den 1920er-Jahren, dass sich das Universum ausdehnt und das Tempo dieser Ausdehnung umso höher ist, je weiter die beobachteten Objekte entfernt sind. Hierfür beobachtete Hubble eine spezielle Klasse veränderlicher Sterne, die "Cepheiden". Die Taktrate, mit der diese Sterne pulsieren, steht in einem Zusammenhang mit den Helligkeiten, die sie dabei annehmen. Sie können dadurch als "Standardkerzen" zur Entfernungsmessung dienen: Je schwächer ihre beobachtete Helligkeit, desto weiter sind sie entfernt. Hubble stellte nun fest, dass mit wachsender Entfernung das Spektrum dieser Sterne mehr und mehr zum langwelligen Bereich verschoben war. Die einzige Erklärung dafür war, dass sich diese Objekte vom Beobachter weg bewegten, sodass die Lichtwellen aufgrund des Doppler-Effektes gestreckt wurden. Mittlerweile ist die Rotverschiebung, ausgedrückt durch die dimensionslose Zahl "z", zum Maßstab für die größten Entfernungen im Kosmos geworden.

Eine weitere Schlussfolgerung aus Hubbles Entdeckung war, dass das Universum zu einem früheren Zeitpunkt in einem winzigen Punkt konzentriert gewesen sein musste. Um diesen Zeitpunkt der Geburt des Weltalls genauer zu bestimmen, war es erforderlich, das Verhältnis zwischen Geschwindigkeit der Expansion und Entfernung, die sogenannte "Hubble-Konstante", möglichst präzise zu messen. Eben dies war eine der wesentlichen Motivationen, ein Observatorium im Weltraum zu stationieren, es tief ins All blicken zu lassen - und nach Edwin Hubble zu benennen. Während beim Start des Hubble Space Telescope das Alter des Universums auf 10 bis 20 Milliarden Jahre geschätzt wurde, konnte dieser Wert, auch mithilfe der Messungen anderer Observatorien, inzwischen auf 13,7 Milliarden Jahre präzisiert werden.

Überrest einer Supernova, deren Ausbruch im Jahr 1572 vom dänischen Astronomen Tycho Brahe beobachtet wurde, zusammengesetzt aus Infrarot- und Röntgenaufnahmen. Forschern des Max-Planck-Instituts für Astronomie ist es gelungen, Lichtreflexe dieser Supernova an interstellaren Gaswolken, die erst jetzt die Erde erreichten, zu beobachten und spektroskopisch zu analysieren. Auf diese Weise konnten sie feststellen, dass es sich um eine Supernova des Typs Ia gehandelt haben muss. Bild: Max-Planck-Institut für Astronomie

Die Beobachtung ferner Galaxien führte aber nicht nur zu einer Präzisierung der Hubble-Konstanten, sondern auch zur überraschenden Entdeckung einer bislang unbekannten Kraft, der "dunklen Energie". Ausgangspunkt war die Suche nach Supernovae des Typs Ia. Das sind explodierende Sterne, bei denen der Kollaps heutigem Verständnis zufolge auf eine Weise erfolgt, die eine stets gleiche Helligkeitskurve hervorbringt. Typ-Ia-Supernovae können daher ähnlich wie die Cepheiden zur Messung kosmischer Entfernungen dienen. Zwei Forschungsteams, die in den 1990er-Jahren unabhängig voneinander solche Messungen vornahmen, kamen zu dem Ergebnis, dass die Expansion des Weltalls nicht, wie erwartet, durch die Gravitation abgebremst wird, sondern sich im Gegenteil beschleunigt, getrieben durch die dunkle Energie. Deren Existenz wurde mittlerweile durch weitere Beobachtungen erhärtet. Die gegenwärtigen Schätzungen beziffern den Anteil der dunklen Energie an der Gesamtenergie des Universums mit etwa drei Viertel. Die wichtigste Kraft des Weltalls ist derzeit noch weitgehend unverstanden.

Auch andere dunkle Bereiche des Alls lassen sich mithilfe der Spektralanalyse besser greifen. So können Astronomen intergalaktische Wasserstoffwolken erkennen, weil sie teilweise das Licht ferner Objekte absorbieren. Diese charakteristisch geformten Absorptionslinien zeigen sich als "Lyman-Alpha-Wälder" im Spektrum des beobachteten Objekts bei verschiedenen Rotverschiebungen, woraus sich die Entfernungen der jeweiligen Gaswolken ableiten lassen.

Weil sich die Spektren mit größerer Entfernung mehr und mehr zum langwelligen Bereich verschieben, müssen Observatorien, die noch tiefer als bisher ins Universum blicken sollen, über Infrarot-Detektoren verfügen. Das demnächst startende Weltraumobservatorium Herschel ist daher als reines Infrarotteleskop ausgelegt und beobachtet mit seinen drei Instrumenten den Bereich des fernen Infrarot zwischen 55 und 672 Mikrometer Wellenlänge. Das James Webb Space Telescope (JWST), das voraussichtlich im Jahr 2013 im All stationiert werden soll, widmet sich dagegen dem nahen und mittleren Infrarot zwischen 0,6 und 27 Mikrometer. Von den Beobachtungen dieser Observatorien am Rande des sichtbaren Universums erhoffen sich die Astronomen neue Erkenntnisse über die Bildung der ersten Sterngeneration nach dem Urknall und über die Entstehung von Galaxien.

Quelle : http://www.heise.de/tp/r4/artikel/30/30265/1.html

[SiLæncer]

Am Ende half nur noch rohe Gewalt: Acht Stunden haben zwei Astronauten am "Hubble"-Weltraumteleskop gebastelt, ehe sie ein wichtiges Instrument endlich repariert hatten. Nun trennt sie ein letzter Außeneinsatz vom erfolgreichen Abschluss ihrer schwierigen Mission.

Houston - Die Reparatur des Weltraumteleskops "Hubble" gilt als kniffeligste und komplizierteste Aufgabe überhaupt im All - die siebenköpfige Crew des US-Shuttles "Atlantis" hat sie bisher geradezu mit Bravour bewältigt. Am Sonntag gelang es Mike Massimino und Michael Good, einen defekten Spektrografen instand zu setzen.

Um an die Schalttafel des Spektrografen zu kommen, mussten Massimino und Good in achtstündiger Kleinarbeit 111 Schrauben lösen, mit denen die Deckplatte befestigt war. Anders als erwartet war das größere Problem aber ein verschlissener Bolzen an einem Handlauf, der den Zugang zum Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) versperrte. Massimino schlug den Griff schließlich mit Gewalt ab.

Nach dem achtstündigen Einsatz kann der Spektrograf, der seit 2004 nicht mehr funktionierte, wieder seine Arbeit aufnehmen. Das Gerät zerlegt Licht in sein Wellenspektrum und erlaubt damit die Beobachtung von Schwarzen Löchern sowie anderen Phänomenen des Weltalls.

Es war der vorletzte von insgesamt fünf geplanten Außeneinsätzen während des elftägigen Aufenthalts des Raumschiffs. Am Samstag war zwei anderen Astronauten ein wahres Kunststück gelungen: John Grunsfeld und Andrew Feustel schafften es, die "Advanced Camera" weitgehend wieder in Gang zu bringen, für die eine Reparatur im All eigentlich nie vorgesehen war. Der Einsatz verlief sogar reibungsloser und schneller als geplant. Einziger Wermutstropfen: Einer der drei Kanäle der reparierten Kamera funktionierte zunächst nicht.

Gefährliche "Gehirnoperation" im All

Die Astronauten bezeichnen solche diffizilen Einsätze gerne als "Gehirnoperationen". Sie gelten als riskant, weil die Raumfahrer mit den teilweise scharfen und spitzen Geräten ihre Handschuhe oder Weltraumanzüge beschädigen könnten. Am Samstag wurde zudem die "Brille" am Hauptspiegel des Teleskops demontiert, die 1993 die ganze "Hubble"-Mission gerettet hatte.

Das Korrektiv musste seinerzeit angebracht werden, weil "Hubble" zunächst nur verschwommene Bilder lieferte. Schuld daran war ein winziger Fehler im Schliff des Hauptspiegels. Das Instrument namens Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (Costar) schaffte es damals, diesen Makel auszugleichen, so dass "Hubble" später die Welt mit spektakulären Fotos etwa von kollidierenden Galaxien erstaunen konnte.

Am Montag steht der fünfte und letzte Außeneinsatz der "Atlantis"-Mission an, bei dem die Astronauten vor allem Batterien auswechseln müssen. "Hubble" schwebt seit 1990 im All und kostete bisher 6,9 Milliarden Dollar (5,1 Milliarden Euro). Wenn bei der Wartungsmission alles klappt, soll das Teleskop bis mindestens 2014 weiterarbeiten, ehe sein Nachfolger - das leistungsfähigere James-Webb-Teleskop - ins All gebracht wird.

Seit dem Beginn der Mission vor 19 Jahren hat "Hubble" rund 750.000 Aufnahmen aus dem All zur Erde geschickt. Wenn "Hubble" vollständig aufgegeben wird, will die US-Weltraumbehörde Nasa das Teleskop gezielt in den Pazifik abstürzen lassen. Ein unkontrollierter Absturz wird für zu gefährlich gehalten, weil Teile in besiedeltem Gebiet aufschlagen könnten.

Die Astronauten haben deshalb bei ihren Arbeiten rund 560 Kilometer über der Erde auch einen Haken montiert, an dem das Weltraumteleskop in einigen Jahren von einer Robotersonde gepackt werden soll, um den Absturz einzuleiten.

Quelle : www.spiegel.de

[SiLæncer]

Washington - Zwei US-Astronauten haben heute mit dem fünften und letzten Außeneinsatz zur Wartung des Weltraumteleskops "Hubble" begonnen.

Die beiden "Atlantis"-Astronauten John Grunsfeld und Andrew Feustel wollen weitere Batterien und einen Sensor auswechseln, sowie Isoliermaterial anbringen. Wenn die Arbeiten beendet sind, soll "Hubble" morgen aus der Ladebucht von "Atlantis" wieder "ausgesetzt" werden.

Das Observatorium, das seit 19 Jahren im All schwebt, soll dann für mindestens fünf Jahre weiterarbeiten.

Quelle : www.digitalfernsehen.de

[SiLæncer]

Jetzt sind auch die Batterien gewechselt: In fünf komplizierten Außeneinsätzen haben Astronauten das Weltraumteleskop "Hubble" generalüberholt. Mit neuem Sensor und Seismograf soll es die nächsten Jahre nach neuen Sternen spähen.

Cape Canaveral - "Hubble" ist erfolgreich generalüberholt: Zwei Astronauten der US-Raumfähre "Atlantis" beendeten am Montag den letzten von insgesamt fünf Außenbordeinsätzen zur Reparatur des Weltraumteleskops. Damit ist "Hubble" fit für bis zu zehn weitere Jahre im All, die es dann ohne Wartung verbringen muss - die umfangreichen Reparaturen der vergangenen Tage waren die letzten in der 19-jährigen Geschichte des Orbit-Observatoriums.

Chefmechaniker John Grunsfeld und sein Kollege Andrew Feustel setzten an dem Teleskop am Montag neue Batterien ein und brachten einen neuen Sensor sowie eine neue Schutzfolie gegen Strahlung und Temperaturveränderungen an. Zuvor hatten die Astronauten Michael Good und Michael Massimino beim vierten Einsatz im All am Sonntag einen seit fünf Jahren ausgefallenen Bilder-Spektrografen instandgesetzt. Ersten Tests zufolge funktionierte das Gerät anschließend wieder.

Wegen mehrerer kleinerer technischer Probleme verzögerten sich die Arbeiten jedoch, so dass die Astronauten den zweiten Teil des mehr als achtstündigen Einsatzes - den Austausch abgenutzter Isolierungsteile - abbrechen mussten. Dies holten Grunsfeld und Feustel am Montag nach.

Zuvor wurden bereits einzelne Teile einer Kamera von "Hubble" ausgebaut und durch neue ersetzt. Die Kamera war bis zum Ausfall im vergangenen Jahr eines der wichtigsten Instrumente an Bord des Observatoriums. Sie lieferte den Astronomen die tiefsten Einblicke im Bereich des sichtbaren Lichts ins All. Die Aufnahmen reichten bis zu 13 Milliarden Jahre zurück.

Bei ihren Arbeiten in einer Umlaufbahn rund 560 Kilometer über der Erde montierten die Astronauten auch einen Haken, an dem das Weltraumteleskop in einigen Jahren von einer Robotersonde gepackt werden soll, um dann kontrolliert in den Pazifik abzustürzen.

Am Dienstag soll die "Atlantis" "Hubble" wieder in seine Umlaufbahn um die Erde entlassen und zur Erde zurückkehren.

Quelle : www.spiegel.de