COROT - Auf der Suche nach extrasolaren Planeten



 

Start: 27. Dezember 2006, Status der Mission: beendet

Wissenschaftliche Ziele

Das Ziel des Satellitenprojektes COROT (COnvection, ROtation & Planetary Transits) ist die Analyse stellarer Schwingungsmoden (Astroseismologie) sowie die Entdeckung und Erforschung extrasolarer Planeten.

Erst im Jahr 1995 wurde erstmals ein extrasolarer Planet um einen sonnenähnlichen Stern (51 Pegasi) entdeckt. Die Suche nach extrasolaren Planeten ist seither zu einem sehr erfolgversprechenden Forschungsgebiet der planetaren und astronomischen Forschung avanciert. Wesentliche Kernfragen wie das Vorhandensein erdähnlicher Planeten, die Anzahl der Planetensysteme, die physikalische und chemische Natur extrasolarer Planeten sowie deren Entstehung und Entwicklung sind noch weitgehend ungeklärt.

 Künstlerische Darstellung des COROT-Satelliten bei der Beobachtung eines Planeten, der vor seinem Stern vorbeizieht.
zum Bild Künstlerische Darstellung des COROT-Satelliten bei der Beobachtung eines Planeten, der vor seinem Stern vorbeizieht.

Die bisher entdeckten extrasolaren Planetensysteme (mit fast 1000 entdeckten Planeten) unterscheiden sich in der Regel von unserem Sonnensystem. Aufgrund der neuen Erkenntnisse müssen unsere bisherigen Vorstellungen zur Entstehung von Planetensystemen, die bisher ausschließlich auf unserem eigenen Sonnensystem beruhten, neu überdacht werden. Die COROT-Mission ist die erste Satellitenmission, die nach extrasolaren Planeten vom Weltraum aus sucht. Die Durchmusterung ausgewählter Himmelsfelder legt einen Grundstock für weitere Satellitenmissionen, die insbesondere nach erdähnlichen extrasolaren Planeten Ausschau halten sollen.

Die stellare Seismologie gliedert sich dabei in ein Zentralprogramm bei dem fünf Sternenfelder jeweils 150 Tage lang beobachtet werden. Jedes Feld enthält ein Hauptzielobjekt (mit Spektraltyp F, G, K heller als 6 mag) und weitere Zielobjekte (maximal neun pro Feld), sowie ein Erkundungsprogramm, bei dem in fünf Zeiträumen von 20 Tagen Sterne mit Magnituden > 9 verschiedener Spektraltypen beobachtet und untersucht werden.

Die Suche nach extrasolaren Planeten bis hin zu einigen Erdgrößen geschieht durch Messung der Abschwächung des Sternlichts, verursacht durch den Durchgang (Transit) eines Planeten vor seinem Stern. COROT wird in 150tägigen simultanen Beobachtungen jeweils 12.000 Sterne beobachten, das sind 60.000 Sterne während der gesamten Mission, genügend, um den Transit einiger Planeten von ein paar Erdgrößen zu beobachten. Einige Dutzend Entdeckungen werden erwartet.

Wissenschaftliche Nutzlast

Das COROT-Messinstrument ist ein afokales Teleskop, ausgestattet mit vier CCD-Detektoren, das auf einer PROTEUS-Satellitenplattform montiert wird. Das Weltraumexperiment ermöglicht es, noch nie beobachtete Phänomene der Astroseismologie und extrasolare Planeten getrennt und gleichzeitig in zwei Arbeitsbereichen zu untersuchen.

Das afokale Teleskop (Schiefspiegler) ist aus zwei Parabolspiegeln gefertigt, was den äquivalenten Pupillendurchmesser um einen Faktor drei reduziert, und mit sechs dioptrischen Linsen versehen, die eine Brennweite von 1,2 Metern erlauben. Das Sichtfeld ist 2,8° x 2,8° groß, und dient zur einen Hälfte den astroseismologischen Beobachtungen, zur anderen Hälfte steht es der Detektierung extrasolarer Planeten zur Verfügung.

Die Detektoren bestehen aus vier CCDs, je 2048 x 2048 Pixel breit, die im Sichtbaren im MPP-Modus aufnehmen. Sie arbeiten bei einer Umgebungstemperatur von -40 Grad Celsius mit einer Abweichung von weniger als 0,05 Grad Celsius pro Stunde. Für die seismologische Mission wird der Bildwinkel eines Sterns auf über 400 Pixel ausgedehnt bei einer Aufnahmezeit von einer Sekunde. Um ein Spektrum der Sterne zu erhalten, wird vor dem Planetensuchfeld ein Prisma installiert. Es wird helfen, Oberflächenaktivitäten des Sterns von einem echten Planetendurchgang zu unterscheiden.

Missionsverlauf

COROT befindet sich auf einer polaren Erdumlaufbahn in 896 Kilometern Höhe, die lange, kontinuierliche Beobachtungen ohne Erdbedeckung erlaubt. COROTs Beobachtungsstrategie besteht aus der ununterbrochenen Aufnahme von Sternfeldern jeweils für die Dauer von fünf Monaten. Die Sternfelder werden derart gewählt, dass sie einen oder mehrere Sterne heller als 6 Größenklassen enthalten, das heißt Sterne des Spektraltyps A, F oder G, nahe der Hauptsequenz des Hertzsprung-Russel-Diagramms. Im Feld enthaltene Sterne heller als neunter Größenklasse werden gleichzeitig ebenfalls aufgezeichnet.

Lichtkurve des Zentralsterns von CoRoT-Exo-2b. Die Messung überdeckt den Zeitraum von 140 Tagen und weist 78 Transitereignisse im Abstand von knapp 2 Tagen auf.<br>Bild: CNES
Lichtkurve des Zentralsterns von CoRoT-Exo-2b: Die Messung überdeckt den Zeitraum von 140 Tagen und weist 78 Transitereignisse im Abstand von knapp zwei Tagen auf.
Bild: CNES.

Alle sechs Monate wird die Sichtlinie des Teleskops um 180 Grad gedreht, um die Sonne "im Rücken" der Instrumente zu halten. In dem Zeitraum vom Ende einer fünfmonatigen Beobachtungsperiode und dem Beginn der nächsten in entgegengesetzter Himmelsrichtung werden innerhalb von ungefähr 20 Tagen Sichtfelder beobachtet, die für die Erfüllung des Erkundungsprogramms geeignet sind. Diese Beobachtungsfelder werden so ausgewählt, dass sie eine große Anzahl an Sternen heller als die neute Größenklasse enthalten, damit eine große Abdeckung des Hertzsprung-Russel-Diagramms erzielt wird.

Die Infrastruktur am Boden ist auf verschiedene Einrichtungen verteilt:

  • Das Command Control Center in Toulouse, Frankreich,
  • das Missionszentrum, ebenfalls in Toulouse,
  • Bodenstationen in Kiruna, Schweden, Aussaguel, Frankreich, und Natal, Brasilien,
  • das COROT-Datenzentrum in Marseille, Frankreich, und
  • ein Kommunikationsnetzwerk zum Austausch der Daten zwischen und innerhalb der Einrichtungen.

Wissenschaftliche Kooperation

Das COROT-Projekt ist eine kleine Mission im Rahmen des PROTEUS-Programms der französischen Raumfahrtagentur CNES. Sie ist verantwortlich für das Gesamtsystem, den Start und das Management der vier Instrumente. Die PROTEUS-Satellitenplattform wird im Auftrag der CNES von Alcatel Space Industry (Frankreich) gebaut.

Die Instrumente werden unter der Führung französischer Institute in internationaler Kooperation gebaut und beigestellt. Dabei sind verschiedene europäische Institute aus Belgien, Österreich und Deutschland beteiligt, aber auch die Europäische Weltraumorganisation ESA und Spanien.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt ist an der Entwicklungs- und Durchführungsphase der COROT Mission maßgeblich beteiligt. Ferner tragen das Rheinische Institut für Umweltforschung (RIU) an der Universität Köln und die Thüringer Landessterwarte (TLS) entscheidend zu den wissenschaftlichen Vorbereitungen und Auswertung der Mission bei.

Die deutsche Beteiligung an der COROT-Mission umfasst folgende Schwerpunkte:

  • Entwicklung und Erstellung der Flugsoftware des Instrumentes (DLR),
  • Bodengebundene Beobachtungsunterstützung zur Charakterisierung der COROT-Zielfelder sowie Transitbeobachtungen und Entwicklung von Expertise zur Detektion von Planeten durch Transits ("Berlin Exoplanet Search Telescope"/DLR),
  • Wissenschaftliche Modellrechnungen zur Interpretation von COROT-Daten in Hinblick auf die dynamische Entwicklung von Planetensystemen (DLR, RIU und TLS).

Das DLR strebt - über das Mitwirken am Projekt COROT hinaus - an, sich an zukünftigen wissenschaftlichen Satellitenmissionen zur Suche nach extrasolaren Planeten zu beteiligen. Soweit möglich, soll eine Beteiligung bereits in der Studienphase der Missionen beginnen. Wissenschaftliche Untersuchungen zu Fragen der Planetenentstehung dienen zur Entwicklung der wissenschaftlichen Expertise, die für eine führende Beteiligung im Forschungsgebiet extrasolare Planeten notwendig ist.

Missionsdaten und technische Parameter des COROT-Satelliten:

Start: 27. Dezember 2006 vom Startplatz Baikonur (Kasachstan)
Trägerrakete: Soyuz
Orbit: polare Kreisbahn (Inklination 90°) in 896 km Höhe, Umlaufperiode von 2 Stunden
Missionsdauer: bis 31. März 2013
Startmasse des Satelliten: zwischen 570 kg und 630 kg
Äußere Abmessungen: 4,1 m x 2,0 m x 2,0 m
Nutzlast: 27 cm-Teleskop, 4 CCD-Detektoren
Nutzlastmasse: 270 kg
Ausrichtgenauigkeit: 0,5"
Spektralbereich: 370 nm - 950 nm
Energieversorgung: 380 W Solarenergie
Datenübertragungsrate: 10 kbit/s (900 Mbit/Tag)
Datenspeicher an Bord: 2 Gbit


Kontakt
Dr. Manfred Gaida
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Raumfahrtmanagement
, Extraterrestrik
Tel: +49 228 447-417

Fax: +49 228 447-745

E-Mail: Manfred.Gaida@dlr.de
URL dieses Artikels
http://www.dlr.de/rd/desktopdefault.aspx/tabid-2448/3635_read-5485/
Links zu diesem Artikel
http://smsc.cnes.fr/COROT/PDF/CP039-2013_mission_CoRoT_va.pdf
http://smsc.cnes.fr/COROT/
http://www.esa.int/SPECIALS/COROT/index.html
http://www.corot.de/
http://www.dlr.de/pf/desktopdefault.aspx/tabid-327/1154_read-2072/
http://www.riu.uni-koeln.de/RADIOSCIENCE/corot.html
http://corot.tls-tautenburg.de/