Sind wir alleine? Das 30-Jahres-Ziel der NASA zur Beantwortung der größten Frage der Astrophysik

In den letzten 30 Jahren hat sich die Astronomie und unser Verständnis des Universums revolutioniert. Dies ist zum großen Teil einer relativ kleinen Anzahl von Observatorien im Orbit zu verdanken, die die Art und Weise, wie wir unseren Kosmos betrachten, verändert haben.

Diese Observatorien haben Beobachtungen aus jedem Teil des elektromagnetischen Spektrums beigetragen, vom Compton Gamma Ray Observatory der NASA am sehr hochenergetischen Ende bis hin zu HALCA, einem japanischen 8-Meter-Radioteleskop am niederenergetischen Ende. Dann gibt es das Hubble-Weltraumteleskop im sichtbaren Teil des Spektrums, das wohl größte Teleskop der Geschichte.

Man kann mit Fug und Recht sagen, dass diese Observatorien einen tiefgreifenden Einfluss nicht nur auf die Wissenschaft, sondern auch auf die Geschichte der Menschheit hatten.

Eine interessante Frage ist also: Wie geht es weiter? Heute erfahren wir, zumindest was die NASA betrifft, mit der Veröffentlichung der Roadmap der Organisation für Astrophysik für die nächsten 30 Jahre. Die in diesem Dokument identifizierten zukünftigen Weltraummissionen werden einen tiefgreifenden Einfluss auf die Zukunft der Astronomie, aber auch auf die Entwicklung der Bildgebungstechnologie im Allgemeinen haben.

Was hat die NASA also im Ärmel? Sein Ziel in der Astrophysik ist es zunächst, drei Fragen zu beantworten: Sind wir allein? Wie sind wir hierher gekommen? Und wie funktioniert unser Universum?

Fangen wir also mit der ersten Frage an. Die vielleicht wichtigste Entdeckung der Astronomie der letzten Jahre ist, dass die Milchstraße mit Planeten übersät ist, von denen viele lebensreif sein müssen. Es überrascht daher nicht, dass die NASA zunächst versucht, die Vielfalt der existierenden Planeten und die Arten von Planetensystemen zu verstehen, die sie bilden.

Das James Webb Space Telescope, Hubbles Nachfolger, dessen Start 2018 geplant ist, wird die Atmosphären von Exoplaneten untersuchen, zusammen mit dem Large UV Optical IR (LUVOIR) Surveyor, dessen Start in den 2020er Jahren geplant ist. Zusammen können diese Teleskope genauso spektakuläre Ergebnisse liefern wie die von Hubble.

Als Ergänzung zur Kepler-Mission, bei der zahlreiche warme Planeten gefunden wurden, die alle Arten von Sternen umkreisen, plant die NASA auch die WFIRST-AFTA-Mission, die mit Hilfe von Gravitationslinsen nach kalten, frei schwebenden Planeten sucht. Der Start ist derzeit für Mitte der 2020er Jahre geplant.

Darüber hinaus hofft die NASA, eine ExoEarth-Mapper-Mission aufzubauen, die die Beobachtungen mehrerer großer optischer Weltraumteleskope kombiniert, um die ersten aufgelösten Bilder anderer Erden zu produzieren. Zum ersten Mal werden wir Kontinente und Ozeane – und vielleicht die Signaturen des Lebens – auf fernen Welten identifizieren, heißt es in dem Bericht.

Um die zweite Frage anzugehen – wie sind wir hierher gekommen? – hofft die NASA, die Ursprünge der ersten Sterne, Sternhaufen und Galaxien zu verfolgen, wiederum mit JWST, LUVOIR und WFIRST-AXA. Diese Missionen werden auch die Geschichte von Galaxien und intergalaktischem Gas durch die kosmische Zeit direkt verfolgen und fast 14 Milliarden Jahre in die Vergangenheit blicken, heißt es.

Und um zu verstehen, wie das Universum funktioniert, hofft die NASA, die extremsten Ereignisse im Universum beobachten zu können, indem sie in Neutronensterne späht, die Kollisionen von Schwarzen Löchern beobachtet und sogar die ersten Nanosekunden der Zeit beobachtet. Ein Teil davon wird eine völlig neue Art der Beobachtung des Universums mit Gravitationswellen beinhalten (solange die heutigen erdbasierten Gravitationswellendetektoren endlich etwas Interessantes entdecken).

Die technologischen Herausforderungen bei all dem werden immens sein. Die NASA braucht alles, von größeren, leichteren Optiken und extrem kontrastreichen Bildgebungsgeräten bis hin zu intelligenten Materialien und Mikrotriebwerken mit beispielloser Positionierungsgenauigkeit.

Eine Sache, die die Roadmap der NASA jedoch nicht erwähnt, sind Geld und Management – ​​die beiden dornigsten Probleme im Weltraumgeschäft. Es ist wahrscheinlich, dass die NASA nicht zu sehr für die Mittel schwitzen muss, die sie für die Durchführung dieser Missionen benötigt. Viel wahrscheinlicher ist, dass jeder Schlafverlust über die Art von schlechtem Management und Aufsicht hinausgeht, die viele milliardenschwere Missionen in die Knie gezwungen hat.

Und während die NASA auf eine neue Generation fortschrittlicher Technologien hofft, um bessere Weltraumobservatorien zu bauen, ist es seltsamerweise still über die Art von Technologie, die erforderlich ist, um diese Missionen besser zu verwalten.

Die NASA könnte öffentlich argumentieren, dass die Entwicklung besserer Managementtechnologien und -techniken nicht zu ihrer Kernaufgabe gehört. Aber privat muss man gründlich darüber nachdenken, wie man Probleme wie die Kosten- und Zeitüberschreitungen, die das JWST geplagt haben, reduzieren kann.

Der einzige Weg, dies zu ändern, besteht darin, ein besseres Missionsmanagement zu einem Kernziel zu machen.

Ref: arxiv.org/abs/1401.3741 : Enduring Quests-Wage Visions (NASA-Astrophysik in den nächsten drei Jahrzehnten)

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