Eine Illustration der ESA-Raumsonde Euclid, dem „Detektiv des dunklen Universums“, die für den vollen Wissenschaftsmodus bereit ist (Bildnachweis: ESA)
Wie Autofahrer im Winter das Eis von den Windschutzscheiben kratzen, so versuchen Wissenschaftler des Euclid-Observatoriums der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) das Teleskop zu „enteisen“ – aus einer Million Kilometer Entfernung.
Eisschichten, die etwa so breit wie ein einzelner DNA-Strang sind, haben sich auf den Spiegeln von Euclid angesammelt. Obwohl das Eis nur geringfügig ist, scheint es eine „kleine, aber fortschreitende Abnahme“ der Menge an Sternenlicht verursacht zu haben, die das Teleskop einfängt, so die Agentur in einer Erklärung vom 19. März (Dienstag). Das Teleskop setzt seine wissenschaftlichen Beobachtungen vorerst fort, während die Wissenschaftler mit dem Aufheizen der risikoarmen optischen Teile der Sonde beginnen, um einen Enteisungsprozess einzuleiten. Diese risikoarmen Bereiche entsprechen Abschnitten des Teleskops, in denen es unwahrscheinlich ist, dass freigesetztes Wasser andere Instrumente beeinträchtigt, sagte die Agentur.
„Die Enteisung sollte die Fähigkeit von Euclid wiederherstellen und bewahren, Licht von diesen alten Galaxien zu sammeln, aber es ist das erste Mal, dass wir diese Prozedur durchführen“, sagte Reiko Nakajima, ein Euclid-Wissenschaftler an der Universität Bonn in Deutschland. „Wir haben sehr gute Vermutungen darüber, an welcher Oberfläche das Eis anhaftet, aber wir werden nicht sicher sein, bis wir es tun.“
Das Problem ist für Weltraumteleskope nicht ganz unüblich. Wissenschaftler wissen, dass es nahezu unmöglich ist, zu verhindern, dass winzige Mengen von Wasser in der Luft während der Montage in die Raumsonde gelangen. Daher „war immer zu erwarten, dass sich Wasser allmählich ansammeln und Euclids Sicht verunreinigen könnte“, so die ESA in ihrer Erklärung vom Dienstag.
Kurz nach dem Start von Euclid im Juli letzten Jahres hatten die Wissenschaftler das Teleskop mit bordeigenen Heizgeräten erwärmt, um die meisten Wassermoleküle zu verdampfen, die vor dem Start in das Raumfahrzeug gelangt wären. Aber es scheint, dass „ein beträchtlicher Teil“ überlebt hat, vielleicht indem er von den mehreren Isolierschichten des Teleskops absorbiert wurde, die sich seit dem Erreichen des Weltraumvakuums gelöst haben. In der kalten Umgebung des Weltraums neigen diese Moleküle dazu, an der ersten Oberfläche zu haften, auf der sie landen, und eine davon scheinen die Spiegel des Teleskops zu sein.
Das Problem trat zum ersten Mal zutage, als das Missionsteam eine allmähliche Abnahme des Sternenlichts bemerkte, das mit einem der beiden wissenschaftlichen Instrumente von Euclid, dem sichtbaren Instrument (VIS), gemessen wurde. Um 1,5 Milliarden Galaxien und ihre Sternpopulationen zu katalogisieren, sammelt das VIS das sichtbare Licht von Sternen ähnlich wie eine Smartphone-Kamera, nur mit 100 Mal so vielen Pixeln. Seine Auflösung entspricht somit einem 4K-Bildschirm.
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„Einige Sterne im Universum variieren in ihrer Leuchtkraft, aber die meisten sind über viele Millionen Jahre hinweg stabil“, sagte Mischa Schirmer, ein Euclid-Wissenschaftler, der die Enteisungskampagne leitet, in der Erklärung. „Als unsere Instrumente also einen schwachen, allmählichen Rückgang der eintreffenden Photonen feststellten, wussten wir, dass es nicht an ihnen lag – sondern an uns.“
Die einfachste Lösung wäre es, das gesamte Raumfahrzeug zu beheizen, aber das würde auch die mechanische Struktur des Teleskops erwärmen, deren Komponenten sich zwar ausdehnen, aber selbst nach einer Woche nicht unbedingt in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren würden, so die Wissenschaftler der Mission. Dies würde die Sicht von Euclid einschränken und sich wiederum auf die Qualität der gesammelten Daten auswirken. Das Teleskop wird selbst von kleinsten Temperaturschwankungen beeinflusst. Daher planen Schirmer und ihre Kollegen, zunächst risikoarme optische Teile von Euclid zu erwärmen, beginnend mit zwei Spiegeln, die unabhängig voneinander erwärmt werden können, und dann zu beobachten, wie sich die Änderung auf die Lichtmenge auswirkt, die VIS sammelt.
Dieses eisige Dilemma ist bereits das zweite Problem mit der Raumsonde innerhalb eines Jahres. Im vergangenen September hatte ein Sensor, der Sterne für Navigationszwecke aufspüren sollte, kosmische Strahlen fälschlicherweise als Sterne erkannt, was bedeutete, dass das Teleskop die Sternenmuster nicht auflösen konnte, auf die es sich verließ, um sich auf bestimmte Bereiche des Himmels auszurichten. Das Problem wurde einen Monat später behoben.
Was das jüngste Problem betrifft, so gehen die Wissenschaftler davon aus, dass während der sechsjährigen Lebensdauer von Euclid in der Umlaufbahn weiterhin winzige Mengen Wasser freigesetzt werden. Wenn also die Enteisungskampagne diesmal erfolgreich ist, könnte das gleiche Verfahren die Systeme von Euclid für den Rest seiner Mission eisfrei halten.
