Kepler (Raumsonde)

Grafik: Kepler im Weltraum

Kepler ist ein Weltraumteleskop der NASA, das im März 2009 gestartet wurde und nach extrasolaren Planeten suchen soll. Benannt ist das Projekt nach dem deutschen Astronomen Johannes Kepler, der als erster die Gesetzmäßigkeiten der Planetenumlaufbahnen erkannte.

Kepler bei den Startvorbereitungen

Wissenschaftliche Aufgabe

Das Teleskop soll einen festen Ausschnitt des Sternenhimmels mit ca. 100.000 Sternen im Sternbild Schwan^[1] durchgehend beobachten, um extrasolare Planeten zu entdecken. Besondere Zielsetzung des Projekts ist, vergleichsweise kleine Planeten (wie unsere Erde oder kleiner) und damit auch potenziell bewohnbare extrasolare Planeten zu entdecken. Gleichzeitig liefert es Basisdaten zu anderen veränderlichen Sternen, um daraus Rückschlüsse über die im Inneren ablaufenden Prozesse ziehen zu können.

Umlaufbahn

Keplers Umlaufbahn

Um die Beobachtungen möglichst ungestört durchführen zu können, wird das Teleskop nicht in eine Umlaufbahn um die Erde gebracht, sondern in einen Sonnenorbit, deren Umlaufzeit und Exzentrizität etwas von der Erdbahn abweicht. Die Sonde läuft damit der Erde hinterher und entfernt sich im Laufe der Jahre. Kepler kann so die Beobachtungsregion ohne periodische Verdeckung durch die Erde überwachen.

Technische Beschreibung

Mit einem Fotometer soll das 1039 kg schwere und knapp fünf Meter hohe Teleskop über mehrere Jahre die Helligkeit von Sternen messen, um Helligkeitsschwankungen festzustellen, die auf den Durchgang eines Planeten zwischen dem Stern und dem Weltraumteleskop hinweisen.

Die Optik des Kepler-Fotometers ist als Schmidt-Teleskop ausgeführt. Der Durchmesser der Schmidt-Platte beträgt 0,95 m und der des Hauptspiegels 1,4 m. Im Fokus befindet sich eine Anordnung aus 42 CCD-Sensoren, die ein Feld von 105 Quadratgrad, das entspricht in etwa einer Handfläche bei ausgestrecktem Arm, überwachen können.^[2] Jeder CCD-Sensor hat eine Größe von 50x25 mm, was 2200x1024 Pixeln entspricht, so dass die Kamera insgesamt über 95 Megapixel verfügt. Zur Erhöhung der fotometrischen Genauigkeit wird die Optik leicht defokussiert, zusätzlich ist ein Bandpass für Wellenlängen von 430-890 nm verbaut.

Die Übertragung der Daten zur Bodenstation erfolgt im Ka-Band mit bis zu 4,33125 Mbps. Zur Steuerung des Satelliten wird noch das X-Band mit 7,8125 bps bis 2 kbps für den Uplink und 10 bps bis 16 kbps für den Downlink verwendet.

Suche nach erdähnlichen Planeten

Darstellung der Transitwahrscheinlichkeit

Zündung der Triebwerke von Keplers Delta-II-10L-Rakete

Bei einem Durchgang eines extrasolaren Planeten in Erdgröße wird am Weltraumteleskop eine Abdunkelung in der Größenordnung von einem zehntel Promille erwartet (für Erde und Sonne 0,084 ‰). Das erfolgt bei zentralem Durchgang vor dem Bild des Sternes für einen Zeitraum von rund einem halben Tag (für Erde und Sonne 13 Stunden). Ist der Durchgang nicht zentral, dann ist die Zeit der Abdunkelung kürzer. Wenn sich die gleiche Helligkeitsänderung bei diesem Stern noch zweimal wiederholt, und dabei die beiden Intervalle gleich sind, wird ein Planet auf einer festen Umlaufbahn als Ursache angenommen und gilt als entdeckt. Aus der so ermittelten Umlaufzeit und der Helligkeitsänderung lassen sich nach den Keplerschen Gesetzen die Umlaufbahn und Größe des erdähnlichen Planeten ermitteln. Durch die entsprechend ermittelte Entfernung des entdeckten Exoplaneten zu seiner Sonne und durch die Temperatur dieser Sonne (ermittelt nach Leuchtkraftklasse und Spektralklasse) kann die Temperatur auf dem Planeten und damit seine mögliche Bewohnbarkeit annähernd berechnet werden. Aufgrund der unterschiedlichen Bahnneigungen der Planeten gegen unsere Sichtlinie tritt allerdings nur bei rund einem halben Prozent etwaiger erdähnlicher Planeten eine aus unserer Richtung beobachtbare Bedeckung auf (für Erde und Sonne 0,465 %) ^[3].

Verlauf

Der Start des 600 Mio. US-Dollar teuren Teleskops erfolgte am 7. März 2009 um 03:49:57 UTC als Nutzlast einer Delta-II-7925-10L-Trägerrakete vom Startkomplex 17B der Cape Canaveral AFS.^[4] Es war der 339. Start einer Delta-Rakete.

Einzelnachweise

1. ↑ NASA: Kepler FOV map (PDF)
2. ↑ NASA – Kepler Overview (englisch)
3. ↑ NASA - Characteristics of Transits
4. ↑ NASA – Kepler Launch (englisch)

Siehe auch

• Hubble-Weltraumteleskop - (NASA/ESA, aktiv seit 1990)
• Spitzer-Weltraumteleskop - (NASA, aktiv seit 2003)
• COROT (Weltraumteleskop) - (CNES, aktiv seit 2006)
• Darwin (Weltraumteleskop) - (ESA, geplant ab 2015)
• Space Interferometry Mission - (NASA, geplant ab 2015)
• Terrestrial Planet Finder - (NASA, geplant ab 2020)

Weblinks

• Offizielle NASA-Seite der Kepler-Mission (englisch)
• NASA – aktuelle Missionen - Kepler-Mission (englisch)