Integral (Raumfahrt)
Integral International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory ist der Name eines Gammastrahlen-Observatoriums der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA). Es startete am 17. Oktober 2002 an Bord einer russischen Proton K -Rakete. Zu den Hauptaufgaben der Mission gehört die Erforschung der gewaltigsten Objekte im Universum, die sich durch Gammastrahlung offenbaren. Dazu gehören zum Beispiel Schwarze Löcher oder Gamma ray bursts.
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Start
Seit dem Start im Oktober 2002 umkreist Integral in einer elliptischen Bahn die Erde. Die Umlaufbahn hat eine Äquatorneigung von 51,7° und befindet sich in einer Höhe zwischen 9.000 und 153.000 Kilometern. Dieser exzentrische Orbit ist wichtig, da die Strahlungsgürtel der Erde die Messungen beeinträchtigen könnte.
Missionsaufgaben
Viele Objekte im Universum strahlen von Zeit zu Zeit große Mengen von Energie ab, entweder in alle Richtungen oder als Jets in kleinen Raumwinkeln. Urheber dieser Ereignisse sind Supernova-Explosionen, Schwarze Löcher und mysteriöse Gamma ray bursts. Das Weltraum-Observatorium der ESA soll all diese Ereignisse erforschen und zudem viele andere Strahlungsquellen ans Licht bringen.
Sehr massereiche Sterne beenden ihr "Leben" in großen Explosionen, den so genannten Supernovae. Diese Ausbrüche setzen mehr Energie frei, als die geballte Strahlung von etwa einer Millionen Sterne. Der größte Teil davon ist Gammastrahlung. Neue chemische Elemente entstehen als Resultat dieser Explosionen. Aus diesem Grund gelten Sterne auch als Fabriken aller chemischen Elemente, außer Wasserstoff und Helium.
Nach der Supernova bleibt von dem Stern ein Objekt zurück, das von der ursprünglichen Masse des Sterns abhängig ist. Supermassereiche Sterne kollabieren schließlich zu einem Schwarzen Loch, dessen Gravitation alles in seiner Umgebung anzieht und ihm somit nicht einmal Licht entkommen kann. Die Materie fällt dabei ähnlich einem Strudel in das Schwarze Loch - je mehr sie sich ihm nähert, desto heißer wird sie durch die Reibung. Dies ist auch der einzige Moment, in dem vom Schwarzen Loch indirekt Strahlung ausgeht, die wir messen können.
Bei etwas weniger massereichen Sternen, bleibt am Ende ein sogenannter Neutronenstern zurück, der etwa anderthalb mal so schwer ist, wie unsere Sonne aber nur 20 km Durchmesser hat - ähnlich dicht, wie ein Atomkern. In einem Doppelsternsystem können auch Neutronensterne vom Begleiter Gas abziehen, das erst in einem Wirbel den ultrakompakten Stern umgibt um schließlich auf ihn aufzuprallen - zum Teil mit einigen Zehnteln der Lichtgeschwindigkeit.
Neben dem Studium dieser Objekte wird Integral außerdem die Gamma ray bursts (GRBs) untersuchen, die häufig und überall im Universum aufblitzen - etwa einmal pro Tag. Sie dauern manchmal nur zwei Sekunden und können aus allen Richtungen des Alls kommen. Es gibt bis heute viele Theorien für die Entstehung der Bursts - Integral soll helfen, diese Frage eindeutig zu klären.
Technische Daten
Integral kann energiereiche Strahlung zwischen 3 Kiloelektronenvolt und 10 Megaelektronenvolt messen. Es hat vier Instrumente an Bord: als Hauptinstrumente den Spektrometer SPI und den Imager IBIS; dazu noch einen Röntgenmonitor JEM-X und eine optische Kamera OMC.
Der Spektrometer SPI erlaubt die harte Gammastrahlung mit außergewöhnlicher Genauigkeit zu messen. Es ist sehr viel sensibler gegenüber der Strahlung als jedes vergleichbare Instrument vorher. SPI besitzt 19 Detektoren aus Germanium, die ständig auf minus 183° Celsius gekühlt werden. Um jede Störung der Detektoren zu vermeiden, ist das gesamte Instrument von einer Schutzschicht aus Bismuth-Germanatoxid-Kristallen umgeben. Eine negative Auswirkung dieses Panzers ist seine große Masse: SPI allein wiegt 1,3 Tonnen. Aus diesem Grund kommt das Observatorium auf seine große Gesamtmasse von 4,1 Tonnen vor dem Start. Es ist insgesamt 5 Meter lang und hat 3,7 Meter im Durchmesser.
Der auf Abbildung optimitierte Imager IBIS besteht aus zwei Ebenen - ISGRI und PICsIT, die jeweils mit 4096 und 1024 einzelnen Detektoren, wie Pixel in einer CCD-Kamera, bestückt sind. PICsIT, der untere Detektor, fängt harte Gammaphotonen auf, die durch die obere ISGRI-Ebene einfach durchfliegen.
Der Röntgenmonitor JEM-X besteht aus zwei identischen, gasgefüllten Detektoren, das Prinzip ist ähnlich wie beim deutschen Satelliten ROSAT.
Die optische Kamera besteht aus einem kleinen Teleskop mit etwa 10 Grad Bilddurchmesser und einem CCD mit 1024*1024 Bildpunkten. Eine der Herausforderungen für diese Kamera war es, Glas und CCD hinreichend strahlungsfest zu fertigen.
Siehe auch: ESA, Liste der unbemannten Raumfahrtmissionen, Chandra, XMM-Newton, ROSAT, EXOSAT, COS-B
Weblinks
- ACS-Schild - Informationsseite der Jena-Optronik GmbH (engl.)
- Raumfahrer.net Sonderseite: Integral (dt.)
- ESA: Integral (engl.)
- ESA Science: Integral (engl.)
- Integral Science Data Centre (engl.)
- Integral in der NDSSC Datenbank der NASA
- deutsche Beteilung des Instituts für Astronomie und Astrophysik Tübingen (IAAT)
- Modell zum selber basteln (pdf Datei)