Palm-Size-Satelliten könnten nach neuen Alien-Welten suchen

Winzige Satelliten könnten sich in die Umlaufbahn stürzen und fremde Welten aus der Ferne entdecken, heißt es in neuen Untersuchungen.

Das Kepler-Weltraumteleskop der NASA hat mit seinem 1030 Kilogramm schweren Kepler-Weltraumteleskop Tausende potentieller Planeten um andere Sterne entdeckt. Nun wollen einige Wissenschaftler kleiner werden: Sie schlagen vor, mit miniaturisierten Satelliten, die in Ihre Handfläche passen, nach neuen Welten zu suchen.

"Wir wollen billiger sein, als einen riesigen Satelliten zu senden, um in kürzerer Zeit mehr Daten für weniger Geld sammeln zu können", sagte Ameer Blake, ein Student an der Howard University in Washington, D.C., gegenüber ProfoundSpace.org. Blake und sein Berater, Aki Roberge, ein Forschungsastrophysiker am Goddard Space Flight Center der NASA, untersuchten die Möglichkeit, ein kleineres Instrument namens Cubesat zu verwenden, um nach einem neuen Planeten um den Stern Beta Pictoris zu suchen, der bereits mindestens eine Welt beherbergt , Beta Pictoris b. Er präsentierte die Ergebnisse im Januar beim Treffen der American Astronomical Society in Kissimmee, Florida. [CubeSats: Kleines, vielseitiges Raumfahrzeug erklärt (Infografik)]

"Wir wollten wissen, gibt es andere Planeten außer Beta Pictoris b, und wenn ja, wo sind sie?" Blake sagte.

Klein aber stark

2008 nutzten die Wissenschaftler das Hubble-Weltraumteleskop der NASA, um einen riesigen Planeten zu enthüllen, der mehr als das 1,5-fache des Jupiter-Radius um Beta Pictoris umfasst. Nur um das Neunfache des Abstandes Erde-Sonne von seinem Stern, genau innerhalb der Umlaufbahn des Saturn im Sonnensystem, ist Beta Pictoris b der nächste explanetare Planet, der von der direkten Bildgebung erfasst wird. Diese Technik fotografiert im Wesentlichen andere Welten. Die Methode ist für Riesenplaneten, die mehrere Male die Masse von Jupiter sind, am empfindlichsten und sieht sich Herausforderungen gegenüber, wenn es darum geht, kleinere Welten oder Welten in der Nähe ihres Sterns zu entdecken.

Blake und Roberge sind daran interessiert, ein CubeSat ins All zu bringen, um nach einer neuen Welt um den Stern zu suchen. Die Beweise deuten darauf hin, dass das System des Sterns, von der Erde aus betrachtet, fast direkt an der Kante sitzt, also so orientiert ist, dass wir eher auf den Rand des Systems blicken als auf den oberen oder unteren Bereich. Forscher haben eine Trümmerscheibe gesehen, die sich über das 1400-fache der Entfernung zwischen Erde und Sonne auf beiden Seiten des Sterns erstreckt, und die Umlaufbahn des bekannten Planeten stimmt ebenfalls mit dieser Ausrichtung überein. Dies sollte es einem CubeSat ermöglichen, nach anderen Planeten zu suchen, indem ein Prozess namens Transitmethode verwendet wird, der in der Lage sein sollte, Welten innerhalb der Umlaufbahn von Beta Pictoris b zu sehen.

Im Gegensatz zur direkten Bildgebung, bei der das von einem Planeten reflektierte Licht erfasst wird, sucht die Transitmethode, die auch vom Kepler-Teleskop verwendet wird, nach Dips in der Helligkeit des Sterns, wenn sich ein Planet zwischen ihm und der Erde bewegt. Instrumente können nur die Anwesenheit der transitierenden Planeten erkennen, wenn sie zwischen dem Stern und der Erde hindurchgehen, also muss das System innerhalb einiger weniger Grade liegen, um zur Erde zu sein.

Basierend auf ihrer vorläufigen Studie sagte Blake, dass ein CubeSat in der Lage sein sollte, die massereichsten Gasriesen auf einer kurzen Umlaufbahn zu orten.

"Wir würden auf jeden Fall heiße Jupiter sehen können", sagte er und bezog sich mehrmals auf die Welten des größten Planeten des Sonnensystems, dessen Umlaufbahnen näher bei Mercury liegen.

"Wir würden gerne so klein wie Planeten auf Neptun-Größe werden, aber die Dinge werden komplizierter, wenn man zu kleineren Größen kommt."

Steh und sammle

Vor einigen Jahren schlug die Planetenjägerin Sara Seager vom Massachusetts Institute of Technology vor, mit einer Flotte von CubeSats einen Teil des Himmels auf der Suche nach Welten jenseits des Sonnensystems zu vermessen. Blake sagte, dass die Idee ihn und seinen Berater dazu inspirierte, ein einzelnes Instrument zu betrachten, das nur einen Stern anvisierte. Dies vermeidet Bedenken hinsichtlich des Fokussierens oder Umlenkens einer Satellitengruppe.

"Das ist nur, starren Sie auf eine Sache an und sammeln Sie so viele Informationen wie möglich", sagte Blake.

Blake sagte, dass das Senden eines einzigen Satelliten einen guten ersten Schritt in Richtung einer ganzen Flotte machen würde. Sobald sich die Methode bewährt hat, könnten andere Satelliten gestartet werden, um entweder neue Welten zu entdecken oder um vorläufige Beobachtungen, wie die von Kepler, zu bestätigen.

Wenn es jedoch um Entdeckung geht, müsste die Suche auf Sterne beschränkt sein, die bereits zeigen, dass ihre Systeme direkt an der Erde liegen. Forscher können solche Sterne identifizieren, indem sie massive Trümmerscheiben um sie herum beobachten oder Sterne mit direkt abgebildeten Welten abzielen, deren Umlaufbahnen an der Kante liegen.

Cubesats wurden erstmals im Jahr 1999 als kompakte Satelliten eingeführt, die Universitätsstudenten konstruieren konnten, um Experimente durchzuführen und neue Technologien zu testen. Sie nehmen die standardisierte Form eines 4 x 4 x 4 Zoll (10 x 10 x 10 Zentimeter) großen Würfels an, der es ihnen ermöglicht, mit anderen, größeren Starts ins All zu fahren. Zwei werden im März 2016 gestartet werden, um den Eintritt, den Abstieg und die Landung des NASA Mars InSight Landers abzudecken, während andere Wissenschaftler darüber diskutiert haben, sie an Destinationen wie Europa und Enceladus abzusetzen. [CubeSats sind für die Planeten gebunden (Video)]

Das Zeitalter des Weltraums begann 1957 mit dem Start von Sputnik 1, dem ersten künstlichen Satelliten der Erde. Tausende von zusätzlichen Raumschiffen folgten Sputniks Fußstapfen und dienten der Menschheit in vielfältiger Weise. Wie gut kennst du die Satelliten der Erde?

Die größte Herausforderung für eine Cusesat-Mission, nach Welten um ein bestimmtes Ziel zu suchen, hat mit der Zeit zu tun. Die wissenschaftliche Gemeinschaft benötigt mindestens drei Transite - dreimal muss ein Objekt zwischen seiner Sonne und der Erde hindurchgehen - um seinen Status als Planet zu bestätigen. Blakes Studie schlägt ein Maximum von anderthalb Jahren für eine Cubesat-Umlaufbahn vor, obwohl es nur ein halbes Jahr dauern könnte. Um einen Planeten zu bestätigen, müsste man diejenigen finden, die alle zwei bis sechs Monate ihre Sterne umkreisen.

Blake und Roberge haben die Hintergrundstudie durchgeführt, die zeigt, dass die Verwendung eines CubeSat zur Suche nach Welten um Beta Pictoris ein praktikabler Plan ist. Ihr nächster Schritt ist es, mit Ingenieuren und Instrumentalisten zu sprechen, um herauszufinden, welche Teile für den Bau eines solchen Satelliten notwendig wären. Von dort aus können sie einschätzen, wie viel das Gebäude kosten könnte - obwohl es weit unter dem 550-Millionen-Dollar-Preis von Kepler liegen sollte.

"Ich denke, es wäre großartig, in der Lage zu sein, Exoplaneten mit weniger Material und vorzugsweise schneller zu finden", sagte Blake.

"Es wäre nur ein bisschen besser für alle."