Ein künstlerisches Konzept des Habitable Worlds Observatory der NASA, eines Vorzeige-Weltraumteleskops für die 2030er und 2040er Jahre, das nach Anzeichen von Leben auf fernen fremden Planeten suchen soll (Bildnachweis: NASA’s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)
NATIONAL HARBOR, Md. – Als ein Junge namens Elliott in dem Filmklassiker „E.T.“ von 1982 einen Außerirdischen fand, bot er eine einfache Antwort auf die Frage, die sich jeder Astronom stellt: Sind wir allein im Universum? In Wirklichkeit haben die Wissenschaftler diese Frage jedoch noch nicht gelöst.
Das könnte sich bald ändern, dank eines neuen NASA-Flaggschiff-Teleskops, das auf der Suche nach fremden neuen Welten ist, auf denen Leben, wie wir es kennen, möglich ist. Das Teleskop mit dem Namen Habitable Worlds Observatory ist so gewaltig, dass es vielleicht sogar mit einer Megarakete der nächsten Generation wie SpaceX’s Starship ins All fliegen muss; es wird auch neue technologische Innovationen erfordern, um über die Lichtjahre hinweg nach dem Zwilling der Erde zu suchen. Trotz dieser hohen Anforderungen wurde dieses Projekt im Rahmen der Dekadischen Erhebung über Astronomie und Astrophysik 2020 (Astro2020), einem einflussreichen Bericht, der einen Fahrplan für die Astronomiegemeinschaft innerhalb des auf seine Veröffentlichung folgenden Jahrzehnts aufstellen soll, als eine der obersten Prioritäten der NASA eingestuft.
„Die Frage ‚Sind wir allein?‘ ist eine der bedeutendsten Fragen, nicht nur in der Geschichte der Wissenschaft, sondern auch in der Geschichte der Menschheit, und wir stehen kurz davor, tatsächlich über die Werkzeuge und Technologien zu verfügen, die erforderlich sind, um diese Frage auf strenge und wissenschaftliche Weise anzugehen“, sagte Giada Arney, die Interims-Projektwissenschaftlerin für das Habitable Worlds Observatory, am Mittwoch (15. Januar) während eines Plenarvortrags auf der 245th American Astronomical Society. „Wir könnten die Antwort auf diese Frage noch zu unseren Lebzeiten erfahren, und die Antwort auf diese Frage ist eine Entdeckung, deren Auswirkungen sich durch die kommenden Jahrtausende ziehen würden.“
Arney, Planetenforscher am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, arbeitet mit einem großen Team von Wissenschaftlern daran, das Habitable Worlds Observatory zu einem leistungsfähigen Instrument für die astrophysikalische Forschung und die Entdeckung von Exoplaneten auszubauen. Im vergangenen Sommer eröffnete die NASA in Goddard ein neues Programmbüro für das Weltraumteleskop und gab bekannt, dass es 17,5 Millionen Dollar an Fördermitteln erhalten hat, um einige der Schlüsseltechnologien zu erforschen, die für die Verwirklichung des Instruments erforderlich sind. Jetzt bereitet sich das Team auf eine große Wissenschaftskonferenz Ende Juli vor, auf der die wissenschaftlichen Möglichkeiten des Habitable Worlds Observatory vorgestellt werden sollen.
„Wir befinden uns in der Entwurfsphase von HWO in einem sehr frühen Stadium“, sagte Arney, der die Abkürzung der NASA für das Observatorium verwendet. „Wir arbeiten uns noch durch eine Reihe von Designkonzepten, so dass wir nicht genau wissen, wie HWO beim Start aussehen wird.
Eines ist jedoch sicher: Es wird groß sein.
Lee Feinberg, der Hauptarchitekt von HWO in Goddard, sagte in einer separaten Präsentation, dass die NASA derzeit ein massives Weltraumteleskop mit einer Breite von fast 6 m (20 Fuß) plant, das bis zu 8 m (26 Fuß) groß werden könnte. Das Hubble-Weltraumteleskop zum Vergleich hat eine Öffnung von 2 m (6,5 Fuß), sagte er.
Selbst die kleinste Version von HWO wird eine riesige Rakete benötigen, um sie ins All zu befördern. Die New-Glenn-Rakete von Blue Origin, die eine riesige Verkleidung von 7 m (23 Fuß) hat, könnte dafür geeignet sein, so Feinberg.
„Von der Masse her wäre es eine echte Herausforderung, in diese Rakete zu passen, aber das sind die Art von Details, die wir zu verstehen versuchen“, sagte Feinberg.
Ein künstlerisches Konzept des NASA-Observatoriums für bewohnbare Welten im Weltraum. (Bildnachweis: NASA’s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)
Für größere Versionen von HWO ist das massive Starship von SpaceX – die derzeit größte und leistungsstärkste Rakete der Welt mit einer Nutzlastbucht von fast 9 m (30 Fuß) – eine Option, nicht nur für den Start der Rakete, sondern auch für die regelmäßige Wartung des Observatoriums im Weltraum, so wie es die Space-Shuttle-Astronauten der NASA mit Hubble getan haben, so die ersten Entwürfe.
Das Weltraumteleskop wird über vier Hauptinstrumente verfügen, darunter ein hochempfindlicher Koronagraph, der erdgroße Planeten in der Nähe entfernter Sterne aufspüren kann. Ein Prototyp des Koronagraphen soll im Jahr 2026 mit dem neuen Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA in die Umlaufbahn gebracht werden. Die derzeitigen HWO-Entwürfe sehen den Koronagraphen, einen hochauflösenden Imager, ein fortschrittliches Spektroskop und ein viertes, noch zu bestimmendes Instrument vor.
Der derzeitige Plan für HWO sieht vor, das Observatorium irgendwann zwischen 2030 und 2040 zu starten, um mindestens 25 erdähnliche Exoplaneten-Kandidaten auf Biosignaturen oder Anzeichen von Leben, das auf diesen Welten vorhanden sein könnte, zu katalogisieren. Der Sauerstoff, das Methan und das Ozon der modernen Erde sind Beispiele für mögliche Biosignaturen, so Arney.
Wenn HWO diese Lebenszeichen erfolgreich findet, wäre das ein Wendepunkt für das Verständnis der Menschheit, wie verbreitet Leben im Universum sein könnte. Aber auch der umgekehrte Fall ist möglich. Wenn HWO 25 Exo-Erde-Kandidaten untersucht und nichts findet, könnte dies als erste „Obergrenze“ für die Häufigkeit von Leben außerhalb der Erde angesehen werden, so Arney.
„HWO wird uns entweder sagen, dass wir nicht allein sind, wenn es biologische Signaturen gibt, die auf einem Exo-Erde-Kandidaten beobachtet werden können, der einen nahen Stern umkreist, oder es wird uns zum ersten Mal sagen, wie allein wir sind“, sagte sie. „Beide Antworten wären tiefgreifend, und beide Antworten würden die Art und Weise verändern, wie wir uns im Verhältnis zum Rest des Universums sehen.
