Die Schweiz und die Weltraumforschung: Eine erfolgreiche Geschichte von über 40 Jahren

Weltraumexperimente
Im Dezember 1999 installierten die Astronauten Claude Nicollier und C. Michael Foale ein neues Instrument an Bord des Hubble Space Teleskop (HST).
(NASA, ESA, ST103 mission)

Willy Benz, Universität Bern, Präsident der Schweizerischen Kommission für Weltraumforschung

 

Die Schweizer Weltraumforschung sowie die der meisten anderen europäischen Länder basiert hauptsächlich auf weltweit unternommenen Bemühungen. Da die erforderlichen Strukturen (und die damit verbundenen Kosten) für die Durchführung dieser Forschung äußerst wichtig sind, wurde die internationale Kooperation anfänglich nicht so sehr als eine zur Wahl stehende Möglichkeit, sondern vielmehr als Notwendigkeit erachtet. Heute wird diese Tatsache von den meisten Personen, die sich mit diesem Bereich befassen, als einzigartige Gelegenheit betrachtet, dass in Europa und der ganzen Welt etablierte Forschungsgruppen zusammenarbeiten, um Raumforschungsmissionen festzulegen und somit gemeinsame wissenschaftliche Fragen zu klären.

Die Schweiz hat von Anfang an diese Notwendigkeit erkannt und beteiligte sich sehr aktiv an den Verhandlungen, die zur Gründung der European Space Research Organisation (ESRO) im Jahre 1962 führten. Etwas mehr als ein Jahrzehnt später, d.h. 1975, als sich das Konzept einer einzigen Europäischen Weltraumorganisation (ESA) durchsetzte, in der sämtliche europäischen Weltraumtätigkeiten vereint sind, war die Schweiz wiederum unter den zehn Gründerstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Italien, Niederlande, Schweden, Schweiz, Spanien). Heute zählt die ESA 17 Mitgliedsstaaten (15 davon sind ebenfalls Mitglieder der Europäischen Union), während mehrere andere Länder Beitrittsverhandlungen mit der Organisation führen.

1986 hat die ESA aufgrund eines Vorschlags der Schweiz das erste unverbindliche wissenschaftliche Programm PRODEX (PROgramme de Développement d’EXpériences scientifiques) geschaffen. Ziel dieses Programms ist es, den Ländern, welche über keine eigene nationale Weltraumbehörde verfügen, die von ihren eigenen Instituten und/oder Universitäten entwickelten Raumforschungsprojekte zu finanzieren, sofern diese direkt mit den Missionen der ESA oder den globalen wissenschaftlichen Zielen der Organisation in Einklang stehen. Die Schweiz war anfänglich das einzige Gründerland, das an diesem Programm teilnahm, doch andere Länder schlossen sich sehr rasch an. Neben der Schweiz nehmen gegenwärtig Belgien, Dänemark, Irland, Norwegen, Österreich, die Tschechische Republik und Ungarn daran teil. PRODEX verschafft den Schweizer Wissenschaftern, die in Forschungsinstituten und Universitäten tätig sind, die notwendigen finanziellen Mittel, um vollumfänglich am Konzept und der Entwicklung von Raumforschungsprojekten teilnehmen zu können. Dank der Bedingung, dass die Hälfte der gewährten Geldmittel im Rahmen von Verträgen mit der Industrie ausgegeben wird, hat PRODEX zur Annäherung der akademischen Kreise und der Industrie in der Schweiz beigetragen. Im Laufe der Jahre konnten mit Hilfe dieses Programms nicht nur Experimente erfolgreich entwickelt werden. Es hat auch zahlreiche Austausche ermöglicht und erlaubt eine Kultur der Zusammenarbeit aufzubauen.

Zum Gedenken des 20. Jahrestags der Schaffung der „Brücke zur experimentellen Raumforschung“ – wie PRODEX manchmal genannt wird – wurde 2007 ein Symposium in St.-Gallen und Altenrhein organisiert [1]. Der Rückblick war in der Tat sehr beeindruckend, und es war klar ersichtlich, dass die Schweizer Wissenschafter auf die eine oder andere Weise an den meisten vergangenen Weltraummissionen beteiligt waren. In diesen 20 Jahren wurde ein Budget von insgesamt CHF 109 Millionen für vierundvierzig Projekte aus allen Teilen des Landes zur Verfügung gestellt, welche die verschiedensten wissenschaftlichen Bereiche wie die Astronomie, Beobachtungen der Erde, Grundlagenphysik oder Biologie abdeckten. Seit 2008 steht der Schweiz ein Budget von jährlich € 7.2 Millionen für die PRODEX-Projekte zur Verfügung. Die Schweizer Forscher können diese Geldmittel zur Finanzierung von Projekten für die Entwicklung von Hardware oder Software in allen mit der Raumforschung verbundenen Disziplinen verwenden.

 

Weltraummissionen, galaktische Astronomie, Sternphysik, Asteroseismologie, Fundamentalastronomie.
Bild des zukünftigen GAIA Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation ESA (künstlerische Darstellung). Nach dem Start in 2011 wird dieser Satellit die Position und Distanz einer Milliarde Sterne, mit nie zuvor unerreichter Präzision, messen. Die Variabilität der Objekte wird ebenfalls gemessen werden, was die Entdeckung mehrerer Millionen variabler Sterne erlauben sollte. (ESA)

Derzeit funktionieren zahlreiche ESA Missionen oder solche, an denen die ESA mitbeteiligt ist. Diese erforschen die Sonne (SOHO, Ulysses), das Sonnensystem (Mars und Venus Express, Rosetta, Double Star, Cluster, Cassini-Huygens) und das Universum (Integral, XMM-Newton, Hubble). Die dadurch erhaltene Datenmenge ist enorm und hat signifikant zu einem besseren Verständnis des Universums beigetragen. Wer war nicht beeindruckt von den außergewöhnlichen Bildern des Weltraumteleskops Hubble, und wer könnte die Bilder von Claude Nicollier, dem Schweizer ESA Astronauten vergessen, der an der Reparatur und der Verbesserung des Teleskops beteiligt war?

In der Umsetzung begriffen ist eine Mission zum Planeten Merkur (BepiColombo), zwei Missionen, die dem Ur-Universum und seinen Bestandteilen gewidmet sind (Herschel und Planck), eine weitere Mission, dank der die 3D-Karte unserer Galaxie (Gaia) erstellt werden soll und eine letzte, die als Nachfolger des Weltraumteleskops Hubble (JWST) gilt. Bei all diesen Missionen ist die Schweiz in dem einen oder anderen Bereich beteiligt.

Die langfristige Zukunft der Weltraum-gestützten Astronomie in Europa wurde von der ESA in der Unternehmung Cosmic Vision 2015-2025 festgelegt. Im April 2004 rief die ESA dazu auf, Vorschläge zu Wissenschaftsthemen der Zukunft zu unterbreiten. Sie erhielt 151 neue Ideen von Wissenschaftern aus ganz Europa. Nach einer Phase der „Herauskristallisierung“ dieser Ideen durch ESA Fachleute und in einem öffentlichen Workshop wurden vier grundlegende Fragen aufgeworfen, welche die Bemühungen der Raumforschung in den Jahren 2015-2025 leiten sollen:

  1. Welches sind die Bedingungen, in denen sich die Planeten bilden und Leben entsteht?
  2. Wie funktioniert das Sonnensystem?
  3. Welches sind die Grundgesetze der Physik im Universum?
  4. Wie entstand das Universum und woraus besteht es?

Einige grundlegende Fragen, die man noch vor etwa zwanzig Jahren unmöglich beantworten konnte, können nunmehr angesprochen und höchstwahrscheinlich auch beantwortet werden. Satellitenmissionen werden nun geplant um diese wichtigen Themen zu studieren. Als Antwort auf eine Aufforderung, Vorschläge zu deren Realisierung zu unterbreiten, erhielt die ESA eine erstaunliche Anzahl von Vorschlägen, nämlich fünfzig. Eine erste Auswahl von neun Missionen, die für die ersten Starts im Rahmen der Cosmic Vision (2017-2018) in Frage kommen, wurde bereits getroffen. Diese Missionen decken ein breites Spektrum an Themen ab wie die Kartographie der dunklen Materie im All (Euclid), die Detektierung von Gravitationswellen (Lisa), die Hochenergieastrophysik (Xeus), die Bildung von Galaxien, Sternen und Planeten (Spica), die Detektierung von extrasolaren Planeten (Plato), die Untersuchung der Riesenplaneten im Sonnensystem (Laplace und Tandem), die Entnahme von Gesteinsproben auf einem Asteroiden, der sich in Erdnähe befindet (Marco Polo) und die Untersuchung von Plasmen im Erdumfeld (Cross Scale). Einmal mehr beteiligen sich Schweizer Wissenschafter bei fast all diesen Projekten.

Der Weg einer Idee zu ihrer Verwirklichung ist im Raumforschungsbereich lang und oft beschwerlich. Neue Technologien müssen entwickelt, wissenschaftliche Ziele präzisiert und finanzielle Schwierigkeiten überwunden werden. Doch am Ende eines Projekts wissen wir mehr über den Ursprung des Universums, seine Entwicklung und den Platz, den die Menschheit darin einnimmt. Schließlich – und auch dies ist wichtig – haben wir gezeigt, dass wir in der Lage sind, zusammenzuarbeiten, um uns einige der größten wissenschaftlichen und technologischen Herausforderungen unserer Zeit zu stellen.

 

Supernovae, Teilchenastrophysik, kosmische Strahlung
Detailliertes Bild des Krebsnebel (M1), aus 24 Einzelbildern zusammengesetzt. M1 ist der Überrest einer Supernova Explosion, welche im Jahre 1054 beobachtet wurde. Die Ausdehnung des Nebels ist ca. 11 Lichtjahre; dessen Entfernung entspricht 6500 Lichtjahren. (NASA, ESA, HST)

 

Dieser Artikel ist ein Auszug aus der Jubiläumsbroschüre "Astronomie in der Schweiz", die anläßlich des Internationalen Jahres der Astronomie 2009 herausgegeben wurde.