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Happy Birthday Hubble!

24.04.2020

Am 24. April 1990, also vor 30 Jahren, startete das Weltraumteleskop Hubble an Bord des Space Shuttles Discovery. Seitdem liefert es uns nicht nur faszinierende Bilder, sondern auch spannende wissenschaftliche Erkenntnisse.

Das Hubble Weltraumteleskop - aufgenommen vom Space Shuttle Antlantis. Credits: NASA

Lange Vorgeschichte

Bereits Mitte der 1960iger Jahre wurden von der National Academy of Science und der NASA in den USA Ideen für ein Weltraumteleskop, also ein Fernrohr außerhalb unserer Erdatmosphäre, entwickelt. 1977 wurde schließlich die Finanzierung vom US-Kongress genehmigt, als Partnerin beteiligt war zu diesem Zeitpunkt bereits die ESRO, eine Vorgängerorganisation der heutigen Europäischen Weltraumagentur ESA. Nach dem Baubeginn 1978 war das Hubble Weltraumteleskop 1985 startbereit, musste allerdings noch fünf Jahre auf seinen Einsatz warten. Als 1986 beim Challenger-Unglück sieben Astronaut*innen ums Leben kamen, wurde das Space Shuttle-Programm für einige Jahre unterbrochen. Am 24. April 1990 war es schließlich soweit: An Bord der Discovery wurde Hubble in seine Umlaufbahn 600 km über der Erdoberfläche gebracht. Das war zugleich auch der Höhenrekord für einen Space Shuttle-Flug.
Eine Galaxie aufgenommen ohne und mit dem COSTAR-Korrektursystem. Credits: NASA

Hubble sieht verschwommen

Bereits auf den ersten Aufnahmen, die das Teleskop zur Erde schickte, dem sogenannten first light, war eindeutig zu erkennen, dass Hubble unscharfe Bilder liefert. Wie man später herausfand, wurde der 2,4 m große Hauptspiegel aufgrund eines fehlerhaften Geräts in der Qualitätskontrolle falsch geschliffen. Für die geplanten wissenschaftlichen Projekte waren die gelieferten Daten unbrauchbar. Also wurde bei einer Service-Mission des Space Shuttles Endeavour 1993 das COSTAR-Linsensystems zur Korrektur des Fehlers in das Weltraumteleskop eingebaut. Dem Teleskop wurde sozusagen eine Brille verpasst. Bei drei weiteren Service-Missionen wurden verschiedene Instandhaltungs- und Reparaturarbeiten durchgeführt, aber auch wissenschaftliche Instrumente ausgetauscht und verbessert. Mittlerweile verfügen alle eingebauten Geräte über ein eigenes Korrektursystem, das den Fehler des Hauptspiegels ausgleicht. Dadurch war es möglich, bei der letzten Mission 2009, das COSTAR-Linsensystem wieder auszubauen und somit Platz für ein weiteres wissenschaftliches Instrument zu schaffen.

Hubble hat fünf „Augen“

Das Licht, das vom 2,4 m Primär- und vom 30 cm Sekundärspiegel gesammelt wird, wird auf fünf verschiedene Instrumente aufgeteilt. Das unterscheidet Hubble von vielen anderen Großteleskopen: Während man bei diesen zwischen verschiedenen Kameras und Sensoren hin- und herschalten muss, können bei Hubble alle Instrumente gleichzeitig in Betrieb sein, jedes bekommt „seine“ Portion Licht. Zwei der Instrumente sind Kameras, die Bilder mit unterschiedlichen Auflösungen und über unterschiedliche Wellenlängenbereiche machen können. Das heißt, sie können nicht nur den Bereich des elektromagnetischen Spektrums, den unser Auge als Licht wahrnimmt, aufnehmen, sondern auch Wellenlängen, die kürzer oder länger sind. Außerdem verfügt Hubble über zwei Spektrometer. Mit diesen Geräten können die eintreffenden elektromagnetischen Signale in die einzelnen Wellenlängen, aus denen sie bestehen, zerlegt werden – also Licht z.B. in seine Farben wie wir es vom Regenbogen kennen. Das fünfte Instrument ist ein hoch spezialisiertes Spektrometer, das allerdings 2009 aufgrund eines Defekts außer Betrieb genommen werden musste.
Die Säulen der Schöpfung im Adlernebel aufgenommen von Hubble. Credits: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Warum überhaupt Weltraumteleskope

Seit der Einstellung des Space Shuttle-Programms 2011 gibt es keine Möglichkeit mehr, Hubble oder andere Weltraumteleskope zu warten oder zu reparieren. Und wenn man an die hohen Kosten für die Beförderung ins All und den größeren technischen Aufwand im Vergleich zu bodengebundenen Teleskopen denkt, drängt sich natürlich die Frage auf, was denn überhaupt die Vorteile von Weltraumteleskopen sind? Die Antwort ist simpel! Sie befinden sich außerhalb unserer Erdatmosphäre. Die Lufthülle, die die Erde umgibt, ist zwar für uns Menschen lebenswichtig, für astronomische Forschung ist - überspitzt formuliert - genau das Gegenteil der Fall. Beobachtet man ein Objekt im Teleskop, beobachtet man auch alle Luftunruhen. Je turbulenter die Luft ist, umso mehr flimmert das Bild und verschwimmt. Ein Weltraumteleskop hat dieses Problem nicht, die Sicht ist immer klar, auch bewölktes Wetter kann eine Beobachtung nicht stören. Die Erdatmosphäre hat aus astronomischer Sicht jedoch noch einen anderen Nachteil. Sie ist für manche elektromagnetischen Wellen gar nicht durchlässig. So kommt z.B. Röntgenstrahlung, die von manchen Objekten im Kosmos abgestrahlt wird, nicht bis zur Erdoberfläche. Auch das ist für uns Menschen ein Vorteil, aber wissenschaftliche Erkenntnisse gehen dadurch verloren.
Die hohen Kosten und der Aufwand für das Hubble Weltraumteleskop haben sich auf jeden Fall gelohnt. Mit den gesammelten Daten wurden neue Erkenntnisse zum Alter und zur Entwicklung des Kosmos und von Galaxien gewonnen, Entfernungen wurden neu vermessen, schwarze Löcher entdeckt und untersucht. Hubble hat uns in den letzten 30 Jahren faszinierende und beeindruckende Bilder geliefert, die für alle frei zugänglich sind. Ein paar Jahre wird es das auch noch weiterhin tun. Das Weltraumteleskop verliert jedoch kontinuierlich an Höhe bis es schließlich in die Erdatmosphäre eindringen und verglühen wird. Aber bis dahin ist wohl schon sein Nachfolger, das James-Webb-Teleskop, im Einsatz.