Schweizer Weltraumprojekt siegt bei der ESA

Mit den neuen «S-class»-Missionen will das ESA-Wissenschaftsprogramm innovative Forschende mit ausgeklügelten Ideen fördern, welche auch mit kleineren Missionen bedeutende Resultate liefern können. Vor diesem Hintergrund haben die Vertreter der 20 ESA-Mitgliedsländer heute das unter Schweizer Leitung stehende Weltraumprojekt «CHEOPS» (CHaracterizing ExOPlanet Satellite) ausgewählt.

«Die Mission wurde aus 26 Projektvorschlägen ausgewählt. Die rege Teilnahme unterstreicht das starke Interesse der wissenschaftlichen Gemeinschaft für schnell durchführbare Missionen, die sich auf Schlüsselfragen in der Weltraumforschung konzentrieren», sagt Alvaro Gimenez, Direktor des wissenschaftlichen und Explorationsprogramms der ESA.

Dank dieser Wahl wird die Schweiz die erste Nation sein, die die Hauptverantwortung für eine «S-class»-Weltraummission gemeinsam mit dem ESA-Wissenschaftsprogramm übernimmt. «Dies ist eine gebührende Fortsetzung der über 40-jährigen Erfolgsgeschichte der Schweizer Forschenden und der Industrie an der Spitze der Weltraumforschung», freut sich Astrophysiker Willy Benz vom Center for Space and Habitability (CSH) der Universität Bern. Er wird für die Schweiz die Federführung der «CHEOPS»-Mission wahrnehmen.

Weiter gehören zum siegreichen Konsortium die Universität Genf, die in der Suche nach Exoplaneten vom Boden aus weltweit mit führend ist, sowie das Swiss Space Center der EPFL und die ETH Zürich. Ausserdem sind heute schon fünf weitere Europäische Nationen an der Mission beteiligt: Belgien, Grossbritannien, Italien, Österreich und Schweden. Kooperationen mit weiteren Ländern stehen noch offen.

Entsprechend den Richtlinien für die neuen «S-class»-Missionen soll der «CHEOPS»-Satellit schon 2017 in die Erdumlaufbahn gebracht werden: Solche Missionen sollen innert vier Jahren – statt der üblichen 10 Jahre für die grösseren Missionen – nach Projektannahme realisiert werden. Zudem dürfen sie höchstens 150 Millionen Euro kosten, wobei die ESA maximal 50 Millionen Euro beisteuert. Das Schweizer Weltraumprojekt «CHEOPS» soll noch deutlich weniger kosten, wobei die Projektkosten zu je einem Drittel vom Wissenschaftsprogramm der ESA, von der Schweiz, sowie den übrigen beteiligten Nationen getragen werden.

CHEOPS erkennt erdähnliche Planeten an ihrem Schatten

Den ersten Planeten in einem fremden Sonnensystem, einen sogenannten Exoplaneten, entdeckten die Astronomen Michel Mayor und Dider Queloz von der Universität Genf im Jahr 1995 um den Stern «51 Pegasi». Seither kamen immer kleinere und schwieriger zu entdeckende Planeten hinzu. «In Chile haben wir ein Teleskop mit dem weltweit genausten Instrument zur Entdeckung von Exoplaneten mithilfe einer indirekten Ortungsmethode», erklärt Didier Queloz, Planetenjäger und massgeblich am «CHEOPS»-Projekt beteiligter Professor der Universität Genf. Denn am Brennpunkt des 3.6 Meter grossen Teleskops sitzt der Detektor «HARPS», der Planeten mithilfe der sogenannten Radialgeschwindigkeitsmethode entdecken und ihre Masse bestimmen kann.

«CHEOPS» benutzt eine andere Technik, die sogenannte Transitmethode: Sie vermisst präzise den Durchmesser von ausgewählten Exoplaneten. Damit lässt sich zusammen mit der Masse des Himmelskörpers die Dichte des Planeten bestimmen. Diese Dichte wiederum verrät, ob der Planet aus Stein, Eis oder Gas besteht und wie seine Atmosphäre beschaffen ist. Dabei interessieren sich die Forschenden besonders für die Eigenschaften von kleinen Planeten, deren Durchmesser ein bis sechs Mal so gross ist wie derjenige der Erde.

«Die ‹CHEOPS›-Mission ist ein Meilenstein auf dem Weg der Erforschung von Exoplaneten in der näheren Umgebung unseres Sonnensystems. Sie bringt uns vielleicht dem Fernziel näher, eines Tages einen Planeten zu entdecken, der erdähnliche Eigenschaften hat und auf welchem Leben denkbar wäre», schwärmt Astrophysiker Christopher Broeg, Projektleiter am Center for Space and Habitability CSH der Universität Bern.

«CHEOPS»: Klein, aber ambitioniert

«CHEOPS» ist ein kleiner Satellit, der rund 200 Kilogramm wiegt und ein Teleskop von 30 Zentimeter Durchmesser und eineinhalb Meter Länge trägt. Er soll in eine erdnahe Umlaufbahn geschossen werden, wo er in 800 Kilometer Höhe über der Tag-Nacht-Grenze kreisen wird. Von dort aus wird er über dreieinhalb Jahre etwa 500 helle Sterne beobachten und ihre Planeten charakterisieren.

Hierzu werden die Astrophysiker die Transitmethode einsetzen: Das Teleskop von «CHEOPS» wird den Durchmesser eines Planeten, respektive seines Schattens auf dem Stern, bestimmen. Als Vergleich: Hält man einen Stecknadelkopf vor eine Glühbirne, so verdeckt dieser einen Teil des Lichts und es wird dunkler. Wandert zum Beispiel die Erde vor die Sonne, nimmt deren Helligkeit wegen des Schattens unseres Planeten nur um ein Zehntausendstel ab. Das «CHEOPS»-Teleskop wird jedoch eine noch zehnmal geringere Veränderung der Helligkeit eines Sterns messen können. Aus der Abnahme der Helligkeit lässt sich der Durchmesser des Planeten ableiten. Mit einer weiteren Methode – Radialgeschwindigkeitsmethode genannt – kann die Masse von Planeten bestimmt werden. Beide Methoden lassen sich nun gemeinsam an ausgewählten Exoplaneten einsetzen, um deren Dichte und somit auch weitere Eigenschaften zu bestimmen – etwa, ob der Planet aus Stein, Eis oder Gas besteht und wie seine Atmosphäre beschaffen ist.