Start: 14. Mai 2009, Missionsende: 29. April 2013
Die Herschel-Mission
Herschel (früher als "FIRST" bezeichnet) ist die letzte Cornerstone-Mission des Horizont 2000-Programms, das die ESA im Jahr 1984 veröffentlicht hat. Herschel wird das erste Weltraumobservatorium sein, das den kompletten Wellenlängenbereich des Fernen Infrarot (FIR) bis zum Sub-Millimeter-Bereich (60 - 670 Mikrometer) abdeckt. Es ist nach dem deutsch-britischen Astronomen Sir Friedrich Wilhelm Herschel (1738-1822) benannt, der im Jahr 1800 die Infrarotstrahlung entdeckte.
Herschel ist das Nachfolgeprojekt des IR-Observatoriums ISO, das von 1995-1998 in Betrieb war. Die Daten, die während dieser Zeit gewonnen wurden, bilden noch heute die Grundlage zahlreicher wissenschaftlicher Veröffentlichungen. Entsprechend groß ist auch das Potenzial der Nachfolgemission Herschel, die in allen Bereichen noch einmal deutlich leistungsfähiger sein wird.
Eine große technische Herausforderung bei Herschel ist die Kühlung der Instrumente. Sie ist notwendig, weil die Experimente unter den im Orbit herrschenden Bedingungen selbst Infrarot-Strahlung emittieren und über einen störenden Rausch-Untergrund die Messempfindlichkeit stark herabsetzen würden. Daher sind die Instrumente in einen Kryostaten integriert, der sie mit 2000 Litern superflüssigen Heliums, das ständig langsam verdampft, auf zirka minus 271 Grad Celsius kühlt. Daneben wird das Teleskop durch einen Sonnenschild permanent im Schatten gehalten. Durch die Abstrahlung in den kalten Weltraum wird es passiv auf unter minus 180 Grad Celsius gekühlt.
Der Hauptspiegel des Teleskops hat einen Durchmesser von 3,5 Metern. Es wird damit das bis dahin größte Weltraumteleskop sein. Der Spiegel besteht aus Gewichtsgründen aus dem keramischen Material Siliziumkarbid (SiC), das zum ersten Mal bei einem Spiegel dieser Größe eingesetzt wird.
Nach dem Start wird das Observatorium 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt in einem Orbit um den zweiten Lagrange-Punkt (L2) des Erde-Sonne Systems platziert. Dieser Ort ist besonders geeignet, da dort die Störungen durch die Infrarot-Strahlung der Sonne und der Erde minimal sind.
Wissenschaftliche Ziele
Der Wellenlängenbereich von Herschel schließt die Lücke zwischen dem Bereich, der vom Boden aus zugänglich ist und dem, der von bisherigen Weltraummissionen abgedeckt wurde. In diesem Spektralbereich liegt das Strahlungsmaximum schwarzer Körper mit einer Temperatur von fünf bis 50 Kelvin. Gas und Molekülwolken mit einer Temperatur zwischen zehn und einigen 100 Kelvin haben bei diesen Wellenlängen starke Emissionslinien. Wärmestrahlung von Staubpartikeln stellt eine verbreitet Quelle kontinuierlicher Strahlung in diesem Wellenlängenbereich dar. Diese Strahlungsquellen finden sich vielfach in unserer Milchstraße bis hin zu entfernten Gebieten des Universums. Da Herschel diesen Wellenlängenbereich teilweise zum ersten Mal untersuchen wird, erwartet man eine Fülle neuer Entdeckungen:
Herschel trägt drei wissenschaftliche Instrumente, die sich innerhalb des Kryostaten die Fokalebene teilen:
Instrument
Kurzbeschreibung
Principal Investigator (PI)
Deutsche Beiträge zu Herschel (PACS und HIFI)
PACS wird unter der Leitung des deutschen PI Dr. A. Poglitsch (Max-Planck Institut für extraterrestrische Physik, Garching) entwickelt.
Das MPE ist dabei für den Gesamtentwurf des Instruments, die Focal Plane Unit, die Detektoren des Spektrometerkanals, die Filterräder und die Gesamtintegration verantwortlich. Ein größerer Teil der Arbeiten wird im Auftrag des MPE von den Firmen Kayser-Threde GmbH, München, und ASTEQ Applied Space Techniques GmbH, Kelkheim, durchgeführt. Das Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg steuert einen Kippspiegel bei, der bei der Carl Zeiss AG, Oberkochen, hergestellt wird.
Zusätzlich zu den Beiträgen zur Instrumentenentwicklung trägt Deutschland auch den größten Anteil der Kosten für das so genannte Instrument Control Center (ICC). Die Aufgabe des ICC ist der Betrieb der Instrumente während der Mission.
Deutschland trägt einen wesentlichen Anteil am Bau des Instrumentes HIFI, das unter der Leitung des niederländischen PI Th. de Graauw entwickelt wird. Prof. J. Stutzki (Universität Köln) koordiniert als Co-PI bei HIFI die deutschen Instrumentenbeiträge.
Die Universität Köln entwickelt darüber hinaus ein Mischerelement für Band 2 und als Backend ein Akusto-optisches Spektrometer (AOS). Die zum AOS zugehörige Elektronik wird vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau hergestellt. Das Local-Oscillator-Subsystem wird unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn entwickelt.
Auch das ICC für HIFI wird in der Betriebsphase von Deutschland unterstützt.