NASA: Forschung an Technik für Multipixelfoto eines Exoplaneten

Die NASA finanziert mit zwei Millionen US-Dollar die Forschung an einer Technik, mit der die Oberfläche eines Exoplaneten in einer Auflösung von einem Pixel pro wenigen Dutzend Kilometern abgebildet werden könnte. Das Projekt "Direct Multipixel Imaging and Spectroscopy of an Exoplanet with a Solar Gravitational Lens Mission" ist damit erst das dritte in der zehnjährigen Geschichte des NASA-Programms für fortgeschrittene Konzepte (NIAC), das dessen Phase III erreicht und die damit verbundene Geldspritze bekommt. Die US-Weltraumagentur hält es für vorstellbar, Exoplaneten mithilfe der Sonne als Gravitationslinse ähnlich auflösen zu können, wie in Bill Anders berühmter Aufnahme der Erde von Apollo 8 aus am Heiligabend 1968.

Die Sonne als Unterstützung

Wie Slava Turyshev vom Jet Propulsion Laboratory der NASA erklärt, setzt er in seinem Projekt auf die Sonne als Gravitationslinse (Solar Gravitational Lens, SGL). Massereiche Objekte biegen laut Einsteins Relativitätstheorie quasi Lichtstrahlen, sodass die Objekte, die diese ausgesendet haben, für Beobachter hinter der Gravitationslinse an anderer Stelle erscheinen, als sie sich tatsächlich befinden. Bei Sternen ist dieser Effekt deutlich geringer als bei viel massereicheren Objekten, etwa Schwarzen Löchern. Wie in einem Teleskop könne diese natürliche Linse trotzdem dazu genutzt werden, Aufnahmen weit entfernter Objekte wie Exoplaneten massiv zu verbessern, ist der Forscher sicher.

Um die nutzen zu können, müsste ein Teleskop aber genau in der richtigen Entfernung zur Sonne stationiert werden und an genau der richtigen Position für den einen zu beobachtenden Exoplaneten. Bei einem Weltraumteleskop mit einem Spiegel von einem Meter Durchmesser und einem anvisierten Exoplaneten in 100 Lichtjahren Entfernung wären das 546,6 Astronomische Einheiten von der Sonne. Das ist mehr als dreimal so weit wie Voyager 1, als das derzeit entfernteste menschengemachte Objekt. Turyshevs Sonde soll aber mit 150 Kilometern pro Sekunde auch fast 10 Mal so schnell dahin unterwegs sein, wie die 1977 gestartete Sonde.

Nötige Technik vorhanden oder in Entwicklung

Mit dem bereits von der NASA erhaltenen Geld aus den Jahren 2017 und 2018 hat Turyshev die Verantwortlichen dort überzeugt, dass sich eine Weiterverfolgung seiner Idee lohnt. Demnach konnte er inzwischen zeigen, dass die Mission auch mit mehreren kleinen Satelliten durchführbar wäre, die von Sonnensegeln auf die nötige Geschwindigkeit gebracht würden. Dank KI-Technik könnte die weit entfernte Sonde auch weitgehend autonom agieren und die monatelange Belichtungszeit selbstständig durchführen. Außerdem habe er zeigen können, dass ein Großteil der erforderlichen Technik bereits existiert oder in der Entwicklung ist.

Turyshev will sein Konzept mit der millionenschweren Unterstützung nun weiter ausarbeiten und Lücken beim Reifegrad von nötigen Technologien schließen. Außerdem soll eine Mission entworfen werden, mit der das Konzept in naher Zukunft praktisch überprüft werden kann. Der NASA-Forscher hält die von ihm vorgeschlagene Mission für den einzigen Weg, einen potenziell habitablen Exoplaneten im Detail angucken und Einzelheiten auf dessen Oberfläche ausmachen zu können. Auch deswegen gebe es bereits signifikantes öffentliches Interesse und Enthusiasmus, der bei der Sicherung von weiteren Geldmitteln helfen könne.

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(mho)