Weltraumprojekt CHEOPS geht in die Umsetzungsphase

Heute hat das Schweizer Weltraumprojekt «CHEOPS» (CHaracterizing ExOPlanet Satellite) von der Europäischen Weltraumagentur ESA das definitive grüne Licht – im Fachjargon «Adoption» genannt – für die industrielle Umsetzung erhalten. Jetzt werden die Industriepartner für die Realisierung des Projekts bestimmt. Bereits Ende 2017 soll der «CHEOPS»-Satellit beginnen, Exoplaneten – Planeten ausserhalb unseres Sonnensystems – zu charakterisieren.

Das «CHEOPS»-Projekt wurde im Oktober 2012 als erste sogenannte «S-class»-Mission des Wissenschaftsprogramms der ESA ausgewählt. Das Schweizer Weltraumprojekt steht unter der Leitung des Center for Space and Habitability (CSH) der Universität Bern. Es wurde im letzten Jahr auf Herz und Nieren geprüft. Das CHEOPS-Team hat das Design des Teleskops und, zusammen mit ESA-Ingenieuren, die Planung der Mission im Detail ausgearbeitet.

Nun bestätigen die Gutachter der ESA: «CHEOPS» hält, was es verspricht. Es kann die wissenschaftlichen Fragen beantworten und ist technisch sowie finanziell und zeitlich im festgelegten Rahmen realisierbar. «Dies bezeugt die Schlüsselposition der Schweizer Forschung und Industrie an der Spitze der Weltraum- und Planetenforschung», freut sich Astrophysiker Willy Benz vom Center for Space and Habitability. Er nimmt für die Schweiz und das CSH der Universität Bern die Federführung in der «CHEOPS»-Mission ein.

Zum Schweizer Konsortium gehören ausserdem die Universität Genf, die in der Suche nach Exoplaneten vom Boden aus weltweit eine führende Rolle einnimmt, das Swiss Space Center der EPFL und die ETH Zürich. Weiter beteiligen sich mehrere Europäische Nationen an «CHEOPS».

Bauteile aus ganz Europa

Nun folgt die Umsetzungsphase: Das Kernstück der Mission, ein eineinhalb Meter langes Teleskop mit einem Durchmesser von 33 Zentimetern, wird am CSH der Universität Bern zusammengebaut. Die Schweizer Industrie liefert die Grundstruktur wie das Rohr und Halterungselemente, Partnerinstitute aus Europa steuern die weiteren Komponenten bei. So kommen der optische Spiegel aus Italien, der Detektor aus Deutschland, die Computer sowie die Stromversorgung aus Österreich, der Lichtschutz aus Belgien und die Radiatoren aus Ungarn.

Das fertige Teleskop wird wiederum am Berner Weltraumforschungszentrum kalibriert und getestet. Parallel zum Teleskop wird der Satellit entweder in Spanien oder in England gebaut, und die Schweizer RUAG Space wird Tests am fertig zusammengesetzten Satelliten in der Schweiz durchführen.

Universität Bern auch bei «PlanetS» führend

In den letzten Jahren mehrten sich die Entdeckungen von neuen Exoplaneten. Nun sollen deren physikalische und chemische Eigenschaften bestimmt werden. Damit soll die Entstehung und Entwicklung von Planetensystemen besser verstanden werden. Dies soll unter anderem klären, ob unser Sonnensystem typisch oder einzigartig im Universum ist – auch mit Blick auf die Erde und ihre Fähigkeit, Leben zu erhalten. «Heute ist die Suche nach Planeten, auf denen Leben existieren könnte, einer der Schwerpunkte der modernen Astronomie geworden», sagt Willy Benz.

Als eine Antwort auf diese neue Ära in der Planetenerforschung versteht sich auch der Nationale Forschungsschwerpunkt «PlanetS» der Universität Bern unter Co-Leitung der Universität Genf. «PlanetS» will die Planetenerforschung in der Schweiz erweitern. So werden Forschende in der Schweiz  die Daten von CHEOPS optimal auswerten können.

CHEOPS: Klein, aber ambitioniert

Der rund 250 Kilogramm leichte Satellit soll auf einer Erdumlaufbahn von bis zu 800 Kilometern während dreieinhalb Jahren rund 700 ausgewählte helle Sterne beobachten und ihre Planeten charakterisieren.

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. Aus der Abnahme der Helligkeit lässt sich der Durchmesser des Planeten ableiten. Dies wird als Transitmethode bezeichnet.

Mit einer weiteren Methode – Radialgeschwindigkeitsmethode genannt – kann die Masse von Planeten bestimmt werden. Dafür wird der in Chile stationierte Detektor «HARPS» eingesetzt, der am Brennpunkt eines 3,6 Meter grossen Teleskops sitzt und an der Universität Genf entwickelt wurde. 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. All dies sind unentbehrliche Kriterien, um mehr über Lebensfreundlicheit oder -feindlichkeit eines Himmelskörpers zu erfahren.