Konzept für neues IR-Weltraumteleskop

Kürzlich wählte die NASA das Projekt PRIMA – PRobe far-Infrared Mission for Astrophysics – als eines von zwei Kandidaten für ihre neue Missions­klasse Probe Explorers aus. PRIMA ist als Weltraum­teleskop konzipiert, das im fern­infraroten Spektralbereich beobachten wird. Das Max-Planck-Institut für Astronomie trägt opto-mechanische Komponenten samt Steuer­elektronik für die beiden wissen­schaftlichen Instrumente bei. Nun traf sich das internationale PRIMA-Team zum Auftakt der etwa eineinhalb­jährigen Phase, in der eine Konzeptstudie angefertigt wird. Sie dient als Grundlage für die Entscheidung, ob PRIMA dasjenige der beiden Weltraum­teleskope sein wird, welches gebaut und voraussichtlich 2031 ins All starten wird.

PRIMA wird als Weltraum­teleskop der Nasa mit einem aktiv gekühlten 1,8-Meter-Hauptspiegel aus Aluminium entwickelt. Die zwei wissen­schaftlichen Instrumente, eine Kamera (PRIMAger) und ein Spektrograf (FIRESS), decken den Spektralbereich zwischen 24 und 261 Mikrometern ab. PRIMA ist dabei mehr als hundertmal empfindlicher als bisherige Missionen wie die Weltraum­teleskope Spitzer und Herschel. Dazu müssen das Teleskop und die Messinstrumente auf eine Temperatur von minus 269 Grad Celsius gekühlt werden. Das PRIMA-Team erwartet eine Fülle neuer Erkenntnisse, die unser Verständnis des Universums vertiefen könnten. Zwar soll PRIMA allen Astro­nominnen und Astronomen weltweit als Werkzeug für ihre vielfältige eigene Forschung dienen. Allerdings werden die Forschungs­schwerpunkte die Bedingungen für die Planeten- und Sternentstehung sowie die Entwicklung von Galaxien sein.

„Wir sind stolz, dass das MPIA dank seiner Expertise erneut an einem bahnbrechenden Nasa-Weltraumteleskop beteiligt ist“, sagt Oliver Krause, Leiter der Gruppe für Infrarot-Weltraum­astronomie am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. Krause und Thomas Henning sind die beiden stellvertretenden Projekt­wissenschaftler (Co-I) von PRIMA am MPIA. „PRIMA wird wertvolle Beobachtungen für eine Reihe zentraler Forschungs­felder an unserem Institut liefern, auf die wir für unsere Forschung aufgrund unseres Hardware-Beitrags schnell und unbeschränkt werden zugreifen können.“

MPIAs technischer Beitrag für PRIMA besteht aus zwei hochpräzisen, aktiv gesteuerten Umlenkspiegeln, Zwei-Achsen-Fokalebenen­choppern – je einen für PRIMAger (PRIMA Imager) und FIRESS (Far-InfraRed Enhanced Survey Spectrometer). Ihre Aufgabe ist es, das Bildfeld eines Mess­instruments schnell und präzise durch das Teleskop auf verschiedene Bereiche des Himmels auszurichten und zu stabilisieren. Die Elemente werden mit Unterstützung durch die Industrie am MPIA entwickelt und auf die benötigten Spezifi­kationen getestet. Auch die Elektronik, die diese Spiegel steuert, wird am MPIA erarbeitet werden.

Für das MPIA ist PRIMA die jüngste in einer langen Reihe erfolgreicher Beteiligungen an Infrarot-Weltraumteleskopen. Angefangen mit dem Weltraum­teleskop ISO (Infrared Space Observatory), das 1995 von der Esa gestartet und dessen Isophot-Kamera unter der Leitung des MPIA entworfen und gebaut wurde, folgte Herschel, ein Ferninfrarot­teleskop, das von 2009 bis 2013 zum Einsatz kam. Herschel verwendete bereits optische Elemente, die denen ähnlich sind, die nun seitens des MPIA für PRIMA vorgesehen sind. Der Fokalebenen­chopper des PACS-Instruments war ebenfalls eine Entwicklung des MPIA.

Das Treffen des PRIMA-Teams Anfang November am Jet Propulsion Laboratory in Pasadena markiert den offiziellen Beginn der Projektphase zur Erstellung einer konkreten Konzeptstudie, genannt Phase A. Neben PRIMA ist das Röntgen­teleskopprojekt AXIS (Advanced X-ray Imaging Satellite) im Rennen. In etwa eineinhalb Jahren wird die Nasa auf Grundlage der beiden Studien entscheiden, wer den Zuschlag erhält. Die neue Missions­klasse, die Probe Explorers, soll bei der Erforschung der Geheimnisse des Universums durch die Nasa eine Lücke zwischen den kleineren und den Flaggschiff-Missionen schließen. Die Kosten sind seitens der Nasa auf jeweils eine Milliarde US-Dollar begrenzt, wobei die Kosten für die Rakete, die Dienst­leistungen für den Start und externe Beiträge nicht berücksichtigt sind.

MPIA / JOL