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SPHEREx und PUNCH sollen frühestens am Sonntag (2. März) starten.(Bildnachweis: NASA (Screenshot von kosmischeweiten.de))

Der Sonntag (2. März) wird ein herrlicher Tag für Weltraumforscher, denn gleich zwei große NASA-Missionen sollen in den Himmel aufsteigen – und interessanterweise haben alle ein gemeinsames Metier, auch wenn die dazugehörigen Raumfahrzeuge sehr unterschiedlich sind: die kosmische Kartografie.

Kartograph eins, genannt PUNCH, wird die Dynamik der Sonne kartographieren, während Kartograph zwei, genannt SPHEREx, den Rest des Universums kartographieren wird.

„Wie funktioniert das Universum? Wie sind wir in diesem Universum hierher gekommen? Und sind wir allein in diesem Universum?“ sinnierte Shawn Domagal-Goldman, stellvertretender Direktor der Astrophysik-Abteilung im NASA-Hauptquartier, im Gespräch mit Reportern am Dienstag (25. Februar). „Diese sind so groß, dass wir sie nicht mit einem einzigen Instrument beantworten können. Wir können sie nicht einmal mit einer einzigen Mission beantworten. Wir brauchen dazu eine ganze Flotte, und jedes Mal, wenn wir ein neues Teleskop in Betrieb nehmen, stellen wir sicher, dass es diese Flotte auf eine Weise ergänzt, die sich von allem unterscheidet, was wir bisher gebaut haben.“

Der Start ist derzeit frühestens am Sonntag um 22:09 Uhr EST (19:09 Uhr Ortszeit und 0309 GMT am 1. März) vom Startkomplex 4E auf der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien geplant. Das Vier-Satelliten-System von PUNCH und die einzelne konische Struktur von SPHEREx werden an Bord einer SpaceX Falcon 9 Rakete im Rahmen des NASA Launch Services Programs starten, das Raumfahrtmissionen mit geeigneten kommerziellen Trägerraketen verbindet.

„Die Heliophysik ist auf einem guten Weg“, sagte Joe Westlake, Direktor der Abteilung Heliophysik im NASA-Hauptquartier, während der Pressekonferenz am Dienstag. „[Es] geht zusammen mit dem SPHEREx-Start und bietet dem amerikanischen Steuerzahler immer wieder einen Mehrwert, wenn diese beiden Missionen zusammen starten.“

Ein neuer Sonnenabenteurer betritt die Villa

Die PUNCH-Mission, die für Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere (Polarimeter zur Vereinigung von Korona und Heliosphäre) steht, besteht aus vier kleinen Satelliten – drei Wide-Field-Imager und einem Narrow-Field-Imager -, die um die Erde herum stationiert werden sollen. Zusammen sollen sie 3D-Ansichten der äußeren Atmosphäre der Sonne, der Korona, erstellen, während sie sich in den Sonnenwind verwandelt, der die riesige Blase unserer kosmischen Nachbarschaft, die Heliosphäre, ausfüllt. Darüber hinaus wird es polarisierte Lichtmuster nutzen, was im Grunde bedeutet, dass es die Richtungen der verschiedenen Merkmale innerhalb der Heliosphäre aufzeigen kann.

„Ich glaube, dass PUNCH unser physikalisches Verständnis von Weltraumwetterereignissen und deren Ausbreitung durch die innere Heliosphäre auf dem Weg zur Erde revolutionieren wird“, sagte Nicholeen Viall, PUNCH-Missionswissenschaftlerin am Goddard Space Flight Center der NASA in Maryland, auf der Pressekonferenz.

Manchmal können sich zum Beispiel Sonneneruptionen – Plasmaspitzen, die von der Oberfläche unseres Sterns ausgehen – lösen und ins All schießen. Dies wird als koronaler Massenauswurf (Coronal Mass Ejection, CME) bezeichnet. Und dank seiner Fähigkeiten in Bezug auf polarisiertes Licht wird die PUNCH-Mission in der Lage sein, die Richtung zu erkennen, in die sich ein solcher CME bewegt.

Wie Viall erläuterte, sollten die um unseren Planeten herum stationierten Satelliten in der Lage sein, ein Bild davon zu zeichnen, ob ein CME auf die Erde zusteuert oder ob er sich anderswo in unserem Sonnensystem bewegt. Es wird nicht die erste Raumsonde sein, die sich mit polarisiertem Licht befasst – das PUNCH-Team hat betont, dass die STEREO-Sonde dies bereits getan hat – aber sie könnte die beste Auflösung in Bezug auf polarisiertes Licht haben.

„STEREO hat sich mit polarisiertem Licht beschäftigt und das gesamte innere Sonnensystem betrachtet, aber nicht mit dieser Art von Auflösung – nicht einmal annähernd“, sagte Viall. „Wir machen es 100 Mal besser als STEREO, und wir schauen über die Pole hinweg, und das erfordert eine enorme Empfindlichkeit“.

Der kleine Bruder des James Webb Weltraumteleskops

Auf der anderen Seite gibt es die SPHEREx-Mission, die für Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer steht. Wissenschaftler vergleichen SPHEREx gerne mit etwas, das Sie wahrscheinlich schon kennen: dem James Webb-Weltraumteleskop. Hier ist der Grund dafür.

Wie das JWST wird SPHEREx in das infrarote Universum blicken.

Das bedeutet, dass es mit infraroten Lichtwellenlängen arbeiten wird, die aus geheimnisvollen Bereichen des Kosmos stammen, um zu beleuchten, was in den chaotischen ersten Momenten der Zeit geschah. Im Gegensatz zum JWST, das sehr detaillierte Porträts von relativ kleinen Ausschnitten des Himmels erstellt, geht SPHEREx jedoch einen Schritt weiter. Es wird weitreichende, weitwinklige Bilder des gesamten Nachthimmels aufnehmen können.

„Stellen Sie sich vor, Sie sind ein Fotograf, der wilde Tiere in einem Wald einfangen will“, sagte Domagal-Goldman. „Sie könnten eine Kamera nehmen, die einen Baum heranzoomt, oder vielleicht sogar ein Nest und die Eier in einem Nest auf einem Baum – das ist es, was James Webb macht. SPHEREx hingegen ist eine Panoramalinse. Es wird uns nicht das Ei in einem Nest in einem Baum zeigen. Es wird uns den Wald und alle Bäume darin zeigen.“

„Wir werden alle sechs Monate 102 Karten in 102 Wellenlängen erstellen“, sagte Phil Korngut, SPHEREx-Instrumentenwissenschaftler am California Institute of Technology in Pasadena, auf der Pressekonferenz am Dienstag vor Journalisten.

Mit einem solchen Ziel, so Domagal-Goldman, sollte SPHEREx in der Lage sein, zur Beantwortung von drei Schlüsselfragen der Astronomie beizutragen. Die erste hat mit der kosmischen Inflation zu tun, also der extremen Art und Weise, wie sich unser Universum kurz nach dem Urknall, der den Beginn der Zeit auslöste, „aufzublähen“ schien. Kurz gesagt, wie – und warum – konnte sich das Universum in Bruchteilen einer Sekunde um das Billionenfache ausdehnen, von der Größe eines Atoms bis zu der Ausdehnung, die wir heute sehen?

„Wenn wir eine Karte davon erstellen können, wie das Universum heute aussieht, und diese Struktur verstehen, können wir sie zu den ursprünglichen Momenten kurz nach dem Urknall zurückverfolgen“, so Korngut. „Die größten vorstellbaren Skalen, die Milliarden von Lichtjahren umfassen, sind also mit den kleinsten vorstellbaren Skalen verbunden, nur einem winzigen Bruchteil eines Atoms.“

Die zweite Frage betrifft die Entwicklung von Galaxien, und die letzte Frage betrifft den Ursprung von Wasser und Eis in unserem Universum.

„Wo ist das ganze Wasser? Wir wissen, dass jedes Lebewesen auf der Erde Wasser braucht, um zu überleben, aber wie und wann ist das Wasser hierher gekommen? Und wie könnte das bei Planeten um andere Sterne funktionieren?“ sagte Rachel Akeson, Leiterin des wissenschaftlichen Datenzentrums SPHEREx am Caltech/IPAC, auf der Pressekonferenz.

Die bloße Existenz von PUNCH und SPHEREx hat, wie dieser Artikel sicher verdeutlicht, bei den Wissenschaftlern bereits unendlich viele Fragen aufgeworfen – und wenn es diesen Weltraumforschern gelingt, ihre Bestimmung zu erfüllen und die Menschheit zu einigen lang ersehnten Antworten zu führen, werden sich ihre Schöpfer hoffentlich an den herrlichen Tag des 2. März 2025 erinnern.

Aktualisierung der Redaktion 2/26: Dieser Artikel wurde um 4:55 p.m. ET mit dem aktualisierten Startplan der NASA bearbeitet.