07.10.2016, 07:29 Uhr | 0 |

Merkur in 3D Mit diesem Laser könnte man von Hamburg aus die Alpen vermessen

Ein Meter Messgenauigkeit auf 1000 km Entfernung: So präzise ist das Laser-Altimeter Bela, das eine 3D-Karte des Merkur erstellen wird. Hinter der Entwicklung stecken Ingenieure der Universität Bern und aus Deutschland. Der Laser ist so genau, dass man die Alpen von Hamburg aus vermessen könnte.

Präsentation des Merkur BepiColombo-Orbiter der ESA im Oktober 2015
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Voller Hightech steckt der BepiColombo-Orbiter (l.) der ESA, der 2018 zum Merkur startet. Jetzt hat die Universität Bern ein Herzstück der Mission fertiggestellt: den Laser-Altimeter Bela, der eine 3D-Karte des Merkur aufzeichnen soll. Rechts im Bild steht der japanische Magnetospheric Orbiter, der das Magnetfeld des Merkur untersuchen wird. Im roten Licht steht das Merkur Transfer Module, das beide Orbiter in ihre Umlaufbahn bringen wird. 

Foto: J. Benkhoff/ESA

Das Laser-Altimeter Bela besteht aus einem Infrarotlaser, der kurze Impulse zur Planetenoberfläche aussendet, und einem Ultraleichtgewichtsteleskop, das die reflektierten Impulse aufzeichnet. Über die Dauer, die der Laserimpuls unterwegs war, lässt sich dann die Topografie der Oberfläche berechnen.

„Bisher hatten wir dank Kameraaufnahmen 2D-Bilder des Planeten. Bela wurde geschaffen, um uns die Analyse der dritten Dimension zu ermöglichen“, sagt Co-Projektleiter Nicolas Thomas vom Center for Space and Habitability (CSH) der Universität Bern. „Bela wird viel dazu beitragen, dass wir den Planeten Merkur in Zukunft besser verstehen.“ Besonders stolz kann der Forscher auf die Präzision sein, mit der das Lasermesssystem arbeitet. 

Nur ein Meter Abweichung auf 1000 km

Auf der Erde sind Lasermessungen keine Besonderheit. Viel komplizierter ist das in der Umlaufbahn des Merkur. Warum? Weil der vom Planeten reflektierte Laserimpuls unglaublich schwach ist und nur noch wenige hundert Photonen umfasst. Gleichzeitig herrschen im Orbit des sonnennächsten Planeten Temperaturen von bis zu 200 °C.

Trotz dieser Extrembedingungen erreicht das Lasermesssystem aus Bern eine Messgenauigkeit von unter einem Meter auf eine Entfernung von 1000 km. Thomas: „Das ist, als würde man von Hamburg aus die Distanz zur Eiger-Nordwand auf einen Meter genau messen.“

Bei der Entwicklung hatten die Wissenschaftler aus Bern Unterstützung  durch die Ingenieure des Instituts für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung und des spanischen Instituto de Astrofisica de Andalucia.  „Zusammen mit unseren Partnern aus der Industrie in der Schweiz, in Deutschland und Spanien haben wir es geschafft, ein äußerst präzises Messinstrument herzustellen“, sagt Bela-Projektmanager Karsten Seiferlin. „Auf der Erde sind Laser-Entfernungsmesser heute normal. Doch so ein Gerät herzustellen, das unter 14 kg wiegt und Entfernungen von über 1000 km im Weltall misst, war eine enorme Herausforderung.“

Merkur spielte Schlüsselrolle für Relativitätstheorie

Am 5. Oktober haben die Berner Forscher ihr Baby in die Hände der Europäischen Raumfahrtorganisation ESA übergeben. 2018 soll das Laser-Altimeter mit der BepiColombo-Mission an Bord der Mercury Planetary Orbiter zum Merkur aufbrechen. Dann steht die lange Reise von 80 Millionen km an. 2024 wird der Orbiter schließlich in die Umlaufbahn einschwenken und mit der Arbeit beginnen.

Albert Einstein wäre mit Sicherheit stolz gewesen. Für ihn waren die Erkenntnisse über die Bewegungen des Merkur enorm wichtig bei der Entwicklung der Relativitätstheorie. Thomas: „Es ist ein schöner Gedanke, dass die Universität Bern, an der er tätig war, mit diesem Messinstrument eine führende Rolle bei der Erforschung dieses Planeten einnimmt.“

Viele Jahre lang hat die Nasa-Raumsonde Messenger den Merkur erforscht. Sie war 2015 nach dem Ende ihrer Mission auf den Merkur abgestürzt.

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Von Patrick Schroeder
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