Abenteuer Astronomie

Seit gestern kreist ein neuer Astronomie-Satellit um die Erde, nachdem das Arcsecond Space Telescope Enabling Research in Astrophysics (ASTERIA) aus der Internationalen Raumstation ausgesetzt wurde: Der winzige Satellit mit nur ein paar Monaten Lebenserwartung hat lediglich 12 kg Masse – und ist doch vollgestopft mit zu testender Technologie, mit der einmal eine ganze Flotte solcher Nano-Satelliten eine Nische in der Astrophysik besetzten könnte.

Dabei geht es um die präzise Helligkeitsmessung der hellsten Sterne am Himmel, zwischen 0. und 6. Größe: Sie sind zu hell für typische Satelliten-Observatorien und machen sich so rar, dass sich ein einzelner Spezialsatellit ununterbrochen drehen müsste, um von einem zum nächsten zu gelangen und Lichtkurven aufzunehmen. Solche wären aber von einigem Wert, vor allem für die Suche nach Transits von Planeten, die dann dank der typischerweise sehr nahen Sterne mit anderen Techniken besonders gut zu beobachten wären. Die Lösung: mehrere Dutzend Kleinst-Satelliten, jeder für nur einen der Sterne zuständig! ASTERIA – hervorgegangen aus dem aufgegebenen Projekt ExoplanetSat des MIT und nun vom JPL zusammen mit dortigen Astronomen realisiert – testet mehrere Technologien, um solchen Satellitchen die nötige Datenqualität zu verschaffen. Es ist ein CubeSat der Klasse 6U, besteht also aus sechs 10-cm-Würfeln und misst 10 x 20 x 30 cm. Auf die ISS gelangt war ASTERIA im August mit einem Dragon-Transporter, und am 20. November ist er um 13:25 MEZ ausgesetzt worden: Nun tickt die Uhr, denn die nominelle Lebensdauer beträgt nur 90 Tage, auch wenn auf eine Missionsverlängerung gehofft wird.

Die Optik von ASTERIA ist ein Linsenobjektiv mit 85 mm Brennweite und Blende 1,4, die Pixel des CMOS-Sensors dahinter entsprechen 40 Bogensekunden: Die Herausforderung ist, einen Stern reproduzierbar mit 8 Bogensekunden Genauigkeit auf einen bestimmten Teil eines Pixels zu platzieren und dort festzuhalten. Und zudem die Chip-Temperatur auf 0,01°C zu stabilisieren: Nur beides zusammen kann die nötige fotometrische Messgenauigkeit garantieren. Mit Magnet- und Sonnensensoren und der Kamera als Startracker soll die Orientierung gelingen, während für die Ausrichtung im Raum Drallränder und eine piezolelektrische Verschiebung des ganzen Sensors im Satelliten sorgen. Und die Temperierung wird passiv – u.a. durch Isolation von Elektronik und Satellitenkörper – und aktiv mit kleinen Heizern besorgt: Nicht leicht, da ASTERIA im niedrigen Orbit ständig Tag und Nacht erlebt. Während der Primärmission fallen astronomische Daten allenfalls als Nebenprodukt der Techniktests ab. Kann der Satellit danach aber weiter betrieben werden, sollen gezielt eine Reihe Sterne heller als 8 mag. angepeilt werden, bei denen über die Radialgeschwindigkeit schon Planeten gefunden aber noch keine Transits nachgewiesen wurden. Und ASTERIA hat noch eine dritte – aus Sicht des JPL sogar wesentliche – Aufgabe: Hier konnten junge Ingenieure im Rahmen des Phaeton-Programms ein komplettes Raumfahrtprojekt von Anfang bis Ende in kurzer Zeit mit erleben.

LINKS:
Homepage beim JPL: https://www.jpl.nasa.gov/cubesat/missions/asteria.php
Projekt-Beschreibung: https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/2513.html
Technische Details: http://spaceflight101.com/dragon-spx12/asteria