NASA gibt grünes Licht für PRIMA: Weltraumteleskop soll ab 2033 das ferne Infrarot erschließen
Die NASA hat das geplante Weltraumteleskop PRIMA für die nächste Entwicklungsstufe ausgewählt. Die Mission soll ab 2033 das Universum im ferninfraroten Licht beobachten. Auch das Max-Planck-Institut für Astronomie liefert dafür zentrale Komponenten und Elektronik.
PRIMA steht für PRobe far-Infrared Mission for Astrophysics und gehört zur neuen NASA-Klasse der Probe Explorers, die zwischen den großen Flagship-Missionen und den kleineren Discovery-Class-Programmen steht. In der Phase B sollen nun Teleskopdesign und Technologien ausgearbeitet werden. Eine weitere Prüfung wird dann über die kommende Bauphase entscheiden.
„Die PRIMA-Mission eröffnet der Menschheit ein neues Fenster in die Tiefen des Alls“, erklärt Nicky Fox, Leiterin des Wissenschaftsdirektorats der NASA. Die Mission würde bisher verborgene Bereiche der kosmischen Geschichte enthüllen. „So wollen wir besser verstehen, wie Planeten, Sterne und Schwarze Löcher entstehen – und sogar der Frage nachgehen, wie das Wasser auf die Erde kam.“
Das Universum im ferninfraroten Licht
Generell hat Infrarotlicht längere Wellenlängen als sichtbares Licht. Beim PRIMA-Weltraumteleskop wird das ferne Infrarot genutzt. Fernes Infrarot (FIR) unterscheidet sich nahem Infrarot (NIR) ebenfalls durch die Wellenlänge – und damit auch, welche astronomischen Objekte sich beobachten lassen.
Während fernes Infrarot (FIR) mit einer Wellenlänge von ca. 30–300 µm eher von kalten Himmelsobjekten abgestrahlt wird, wie Staub, kaltes Gas oder Sternentstehungsgebiete, wird nahes Infrarotlicht (NIR) mit einer Wellenlänge von ca. 0,8–5 µm von eher warmen Objekten ausgestrahlt, etwa von Sternen, jungen Sternen oder Galaxien. Das James-Webb-Teleskop untersucht zum Beispiel Objekte im NIR-Bereich.
PRIMA sammelt nun das Infrarotlicht mit einem 1,8 Meter großen Spiegel aus Aluminium, zerlegt bzw. misst es mit empfindlichen Detektoren. Spezielle Infrarotdetektoren wandeln die ankommenden Photonen in elektrische Signale um. Daraus entsteht ein Bild oder ein Spektrum.
Anhand des Spektrums kann man beispielsweise erkennen, welche Gase in einer Atmosphäre vorhanden sind, oder Informationen über entfernte Himmelskörper und deren chemische Zusammensetzung gewinnen. Außerdem kann Infrarot Staubwolken teilweise besser durchdringen als sichtbares Licht. So lassen sich beispielsweise Regionen untersuchen, in denen gerade Sterne und Planetensysteme entstehen.
Weil PRIMA Wärmestrahlung erfasst, die in anderen Wellenlängenbereichen nicht sichtbar ist, wird es Beobachtungen etwa des James-Webb-Weltraumteleskops und von Radioteleskopen perfekt ergänzen.
MPIA baut zentrale Komponenten
Die Hardware wird vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg übernommen. Es entwickelt zwei aktiv gesteuerte Spiegel, sogenannte zweiachsige Fokalebenen-Chopper, samt Elektronik. Sie gehören zu den optomechanischen Kernkomponenten der Mission.
Die Chopper führen den Lichtstrahl für beide Instrumente PRIMAger, eine Kamera, und FIRESS, ein Spektrometer. Sie sollen deren Sichtfeld schnell und genau auf unterschiedliche Himmelsregionen ausrichten und stabilisieren.
„Wir sind stolz darauf, dass das MPIA mit seiner Expertise erneut zu einem wegweisenden NASA-Weltraumteleskop beitragen kann, das nun die nächste Entwicklungsstufe erreicht hat“, sagt Oliver Krause, der die technischen Beiträge des Instituts verantwortet.
Der Start ist für das Jahr 2033 angesetzt, die erste Missionsphase soll fünf Jahre dauern. Für die Entwicklung sind höchstens 1,2 Milliarden US-Dollar vorgesehen, wobei Startkosten und weitere Ausgaben nicht darin enthalten sind.