Astroherbst (Foto: ©Taneli Lahtinen, unsplash.com)

Astroherbst

Neue Gedankenräume erobern.

Astroherbst Information zur Veranstaltungsreihe

Fast kein Tag vergeht, an dem nicht neue extrasolare Planeten entdeckt werden, dabei immer häufiger auch erdähnliche.

Raumsonden liefern uns faszinierende Bilder fremder Welten, und mit Weltraumteleskopen blicken wir bis in die kosmische Frühzeit zurück. Kaum eine wissenschaftliche Disziplin hat unser Weltbild so grundlegend beeinflusst wie die Astronomie. Immer wieder haben neue Entdeckungen den Menschen dazu gebracht, sein Verständnis des Universums zu revidieren.

Gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) präsentiert das Haus der Wissenschaft Braunschweig spannende Vorträge von renommierten Experten*innen, die allgemeinverständliche Einblicke in ihre Wissenschaftsbereiche geben:

Der für uns wichtigste Stern im ganzen Universum ist unsere eigene Sonne – was werden wir durch die Mission Solar Orbiter über sie lernen? Welche neuen Ziele haben wir fünfzig Jahre nach Apollo 11 auf dem Mond? Was wissen wir über das Innenleben unserer Nachbarplaneten Mars und Venus, und welche Entdeckungen hat uns die Asteroidenmission DAWN gebracht? Wie schnell die Zeit verstreicht, hängt vom lokalen Schwerefeld ab – können wir die phantastischen Effekte der Relativitätstheorie auch praktisch nutzen?

Die Vortragsreihe "Astroherbst" geht diesen und weiteren Fragen auf den Grund. Wie immer bleibt im Anschluss an die Vorträge genügend Zeit, Fragen zu stellen und das Gehörte zu diskutieren.

Ungleiche Geschwister der Erde das Innenleben von Mars und Venus

2. Dezember 2019

Im Rahmen der Veranstaltungsreihe Astroherbst laden das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und das Haus der Wissenschaft Braunschweig am 2. Dezember 2019 um 19 Uhr in die Aula des Haus der Wissenschaft ein. Dr. Ana-Catalina Plesa vom Institut für Planetenforschung des DLR in Berlin berichtet über die Erforschung des inneren Aufbaus der terrestrischen Planeten, insbesondere unserer beiden Nachbarplaneten Mars und Venus. Deren Vergleich mit unserer Erde führt zu sehr aufschlussreichen Erkenntnissen. Obwohl sie gleichzeitig und durch denselben Prozess entstanden sind, haben Unterschiede im inneren Aufbau dieser drei Planeten und der verschiedene Abstand zur Sonne dazu geführt, dass sie sich seit ihrer Entstehung vor 4,55 Milliarden Jahren geologisch, hydrologisch und klimatisch völlig anders entwickelt haben.

Auf den ersten Blick scheinen Venus, Erde und Mars Geschwister zu sein. Alle drei sind in einer planetaren Akkretionsscheibe um die junge Sonne durch relativ schnelle Zusammenballung zahlloser kleiner Materiebrocken entstanden – ein Vorgang, den man mittlerweile mit Weltraumteleskopen an zahlreichen  fernen Sternen, die heute jung sind, beispielhaft beobachten kann. Venus und Erde sind sogar fast gleich groß, nur der Mars ist kleiner. Dabei ist die Erde kurz nach ihrer Bildung noch mit einem anderen marsgroßen Protoplaneten kollidiert, wobei der Mond entstand und die Erdachse um 23 Grad gekippt wurde. Entscheidend für das weitere Schicksal der Planeten war nicht nur ihre Entfernung zur Sonne und damit das Maß der empfangenen Sonnenstrahlung, sondern auch die Frage, ob Konvektionsströme in dem Eisenkern in ihrem Inneren zur Bildung eines Geodynamos und damit eines schützenden Magnetfeldes geführt haben oder nicht. Ein solches Magnetfeld, wie die Erde es besitzt, hindert die Partikel des Sonnenwindes daran, die Planetenoberfläche zu erreichen und die Atmosphäre zu erodieren.
Auf dem Mars könnte das Fehlen bzw. das frühzeitige Verschwinden eines starken Magnetfeldes die Ursache dafür sein, dass die Atmosphäre heute sehr dünn ist und der größte Teil des ursprünglich vorhandenen Wassers verdunstet und dann in den Weltraum entwichen ist. Heute ist der Mars ein Wüstenplanet – obwohl allenthalben die Spuren einstmals großer Wasserströme noch sichtbar sind. Auf der Venus beobachten wir hingegen einen höllischen Treibhauseffekt, dessen Entstehung wir unbedingt näher studieren sollten, um etwas über die Anfänge derartiger Entwicklungen zu lernen – gerade auch im Hinblick auf unseren Heimatplaneten.
Dr. Ana-Catalina Plesa ist Wissenschaftlerin in der Abteilung Planetenphysik des Instituts für Planetenforschung des DLR in Berlin-Adlershof. Ihre Forschungsarbeiten stützen sich auf die Messergebnisse und Bilder zahlreicher interplanetarer Raumsonden und Lander, mit denen Raumfahrtagenturen wie NASA und ESA unsere  Nachbarplaneten erforschen.
 

Referentin

  • Dr. Ana-Catalina Plesa, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Planetenforschung, Berlin

Relativität von Raum und Zeit Einblicke in die moderne Raumzeit-Forschung

18. November 2019

Prof. Dr. Wolfgang Ertmer vom Institut für Quantenoptik der Leibniz-Universität Hannover berichtet über den Stand der modernen Raumzeit-Forschung, bei der die Krümmung von Raum und Zeit durch Gravitationsfelder gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie Albert Einsteins verifiziert wird. Die Effekte dieser Krümmung von Raum und Zeit erscheinen unserer Alltagserfahrung sehr seltsam und sind nur in der Nähe extremer Massekonzentrationen wie Neutronensternen und Schwarzen Löchern dominant. Aber selbst in schwachen Gravitationsfeldern wie dem der Erde sind sie messbar und für zahlreiche Anwendungen nutzbar zu machen, zum Beispiel für die Satellitennavigation.

Als Albert Einstein 1915 seine Allgemeine Relativitätstheorie veröffentlichte, nach der alle im Raum eingebetteten Massen den Raum selbst sowie den Fluss der Zeit verzerren, schienen diese Effekte fast noch seltsamer zu sein als die schon früher (1905) in der Speziellen Relativitätstheorie vorhergesagte Zeitdilatation. Diese tritt bei bewegten Körpern auf und dominiert alles, sobald die Geschwindigkeit dieser Bewegung in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit gerät. Auch wenn die Richtigkeit beider Einstein´scher Theorien schon in der Mitte des 20. Jahrhunderts durch eine Vielzahl experimenteller Nachweise unwiderlegbar bewiesen war, schienen Szenarien, in denen ihre Effekte das Geschehen dominieren, noch kaum vorstellbar zu sein.

Inzwischen wissen wir aber, dass entscheidende Bereiche im Universum von diesen „relativistischen“ Effekten beherrscht werden, z.B. die Zentralbereiche von Galaxien, wo sich supermassive Schwarze Löcher befinden. Aber auch im vergleichsweise extrem schwachen Schwerefeld eines Planeten können diese Effekte mit hochgenauen Uhren (z.B. denen der PTB in Braunschweig) gemessen werden.

Wenn etwa der Mond über uns steht und auf unserer Seite der Erde einen Flutberg hervorruft, können wir das zwar nur am Meer durch den Tidenhub direkt beobachten. Aber auch die Erdkruste hebt sich um einige Zentimeter, d.h. sie bewegt sich im Schwerefeld der Erde nach außen - und sogleich gehen die Uhren anders. Die Technik der Zeitmessung ist heute so genau, dass sich eine Fülle neuer Anwendungen vor allem in der Navigation und Geodäsie auftut.

Prof. Dr. Wolfgang Ertmer ist Direktor des Instituts für Quantenoptik der Gottfried-Wilhelm-Leibniz-Universität Hannover (LUH). Gleichzeitig ist er Gründungsdirektor des neuen Instituts für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), das gegenwärtig in enger Kooperation mit der LUH in Hannover aufgebaut wird.

Referent

  • Prof. Dr. Wolfgang Ertmer, Gottfried-Wilhelm-Leibniz-Universität Hannover, Institut für Quantenoptik

Vulkanismus aus Eis und Schlamm

11. November 2019

Überraschende Ergebnisse der DAWN-Mission

Im Rahmen der Veranstaltungsreihe Astroherbst laden das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und das Haus der Wissenschaft Braunschweig am 11. November 2019 um 19 Uhr in die Aula des Haus der Wissenschaft ein. Dr. Wladimir Neumann vom Institut für Planetenforschung des DLR in Berlin berichtet über überraschende Ergebnisse der Asteroidenmission DAWN der NASA. Es geht um die Entdeckung einer seltsamen Form von Vulkanismus auf dem Kleinplaneten Ceres, wo Massen aus Eis und Schlamm eigentümliche „Vulkanberge“ wie den Ahuna Mons geformt haben. Das Verständnis dieser Phänomene ist wichtig für das Verständnis der Entstehungsgeschichte des Sonnensystems insgesamt.

Nicht nur die Monde von Jupiter und Saturn, sondern auch die größeren Asteroiden sind offenbar geologisch viel aktiver, als man früher geglaubt hatte. Während es bei den Monden der Riesenplaneten die Verformung durch Gezeitenkräfte ist, die dort flüssige Ozeane unter einer Eisdecke ermöglicht sowie Vulkane und Geysire aktiv sein lässt, gibt es bei den Himmelskörpern im Asteroidengürtel diese Energiequelle nicht. Die Frage, welche Effekte hier wirken, ist wichtig für das Verständnis der Geschichte des Sonnensystems.
Der größte dieser Körper ist der Kleinplanet Ceres, der in den Jahren 2015-2018 intensiv von der amerikanischen Raumsonde DAWN aus nächster Nähe untersucht worden ist, wobei der rätselhafte Eis-Schlamm-Vulkanismus vor allem an dem Berg „Ahuna Mons“ entdeckt wurde.
Die DAWN-Mission war die erste Forschungsmission im Sonnensystem, bei der das Raumfahrzeug nacheinander zwei verschiedene Himmelskörper (Vesta und Ceres) anflog und auch um beide jeweils in eine stabile Umlaufbahn ging. Diese aktiven Bahnmanöver im Asteroidengürtel waren möglich, weil die Sonde neben konventionellen Hydrazin-Triebwerken auch drei leistungsfähige Ionen-Triebwerke an Bord hatte.
Das Kamerasystem der Raumsonde war unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Göttingen entwickelt worden.
Entscheidende Beiträge kamen vom Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze (IDA) der TU Braunschweig und vom Institut für Planetenforschung des DLR in Berlin-Adlershof. Aus dem letztgenannten Institut kommt auch der Referent, Dr. Wladimir Neumann. Er ist dort wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Planetenphysik und war ganz maßgeblich an der Auswertung der Beobachtungen der DAWN-Mission am Kleinplaneten Ceres beteiligt.


Referent

  • Dr. Wladimir Neumann, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Planetenforschung, Berlin

Das Projekt 3D4Space Die Rückkehr zum Mond und wie man Häuser aus Mondstaub druckt

4. November 2019

Simon Stapperfend, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Raumfahrtsysteme der TU Braunschweig, berichtet über das Projekt 3D4Space, in dem weltraumtaugliche Varianten des 3D-Druck-Verfahrens entwickelt werden, mit denen man große Strukturen und Gebäude auf dem Mond aus dem örtlich vorhandenen Regolith errichten kann. Diese Technologie wird dauerhafte Stationen auf dem Mond zu wirtschaftlich tragbaren Bedingungen überhaupt erst ermöglichen.

Als vor fünfzig Jahren die ersten Menschen auf dem Mond landeten, wurde allgemein erwartet, dass schon wenige Jahre später permanente bemannte Stützpunkte, ja sogar ganze Siedlungen auf dem Mond errichtet werden würden. Diese Erwartungen erfüllten sich nicht: Einerseits weil die Prioritäten der Zielsetzungen in der Raumfahrt sich massiv verschoben, andererseits, weil die immensen Kosten des Materialtransports zum Mond in der Nach-Apollo-Ära nicht mehr aufzubringen waren. Erst in den letzten Jahren ist der Mond wieder in den Fokus des Interesses gerückt. Einen erheblichen Anteil daran haben neue technologische Möglichkeiten, um Bauteile und Strukturen auf dem Mond selbst aus dem dort vorhandenen Material herzustellen. An erster Stelle stehen die 3D-Druck-Verfahren, die sich auch auf der Erde anschicken, viele Fertigungsprozesse völlig zu revolutionieren.
Das Projekt 3D4Space beinhaltet die Weiterentwicklung von irdischen 3D-Druck-Verfahren, bei denen man Bauteile durch schichtweise Materialauftragung und Verfestigung mit Hilfe von Lasern formgenau bis zu der gewünschten Kontur anwachsen lässt, für den Einsatz unter den Bedingungen des Weltraums. Diese Bedingungen herrschen auch auf dem Mond, und als Baumaterial steht hier der Regolith der Mondoberfläche in unbegrenzter Menge zur Verfügung. Energiequelle für die nötige Stromerzeugung ist die Sonne. Durch den Einsatz dieser Verfahren wird es möglich werden, große Strukturen für Gebäude, Solarzellenträger, Antennen und vieles andere vor Ort aus Regolith zu fertigen und den Antransport von der Erde auf wirklich hochwertige Teile zu beschränken. Für die Finanzierbarkeit – und damit für die Realisierungschancen – einer zukünftigen permanenten Präsenz auf dem Mond wird dies entscheidend sein.
Der Referent, Simon Stapperfend, ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Raumfahrtsysteme der Technischen Universität Braunschweig und ist hier ganz maßgeblich am Projekt 3D4Space beteiligt, welches auch das Thema seiner Dissertation sein wird.

Referent: 

  • Simon Stapperfend, Technische Universität Braunschweig, Institut für Raumfahrtsysteme

Eine Reise zu unserem lebenspendenden Stern

7. Oktober 2019

Zum diesjährigen Auftakt der Veranstaltungsreihe Astroherbst laden das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und das Haus der Wissenschaft Braunschweig am 7. Oktober 2019 um 19 Uhr in die Aula des Haus der Wissenschaft ein. Prof. Dr. Sami K. Solanki, Direktor am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen, berichtet über die bevorstehende Raumfahrtmission „Solar Orbiter“, die unsere Sonne aus der Nähe erforschen soll und von der hochspannende Ergebnisse erwartet werden, die auch für das Verständnis des Einflusses von Prozessen auf der Sonne auf unsere Erde von großer Bedeutung sein werden.

Die Sonne ist eigentlich nur ein ganz gewöhnlicher Stern durchschnittlicher Größe, einer unter einigen hundert Milliarden Sternen allein in unserer Galaxis, der Milchstraße – und sie befindet sich an einem unscheinbaren Platz weit von deren Zentrum entfernt. Und doch ist dieser Stern für uns von buchstäblich zentraler Bedeutung: Die Sonne spendet ihren Planeten Licht und Wärme, die Grundvoraussetzung für Leben auf der Erde.
Ihre nähere Erforschung ist deshalb für die Menschheit von essenzieller Bedeutung, allein schon, um abschätzen zu können, ob und inwieweit kleine Strahlungsschwankungen der Sonne unser Klima beeinflussen können und wie der Sonnenwind mit dem solaren Magnetfeld wechselwirkt. Im Weltraum stationierte Sonnenteleskope haben unser Verständnis der Prozesse auf der Sonne zwar enorm vorangebracht, aber die Beobachtung aus erdweiter Distanz genügt nicht: Es bedarf zusätzlich der Exploration aus größerer Nähe. Die dort herrschenden extremen Temperaturen machen jedoch die Naherkundung der Sonne mit Raumfahrzeugen extrem schwierig.
Im Februar 2020 soll nun ein neuer Meilenstein gesetzt werden, wenn die europäische Raumsonde „Solar Orbiter“ mit einer amerikanischen Atlas-V-Trägerrakete starten wird, um nach mehreren Swingby-Manövern an Erde und Venus einen Orbit mit einem sonnennächsten Punkt in nur 0,28 Astronomischen Einheiten von der Sonne zu erreichen. Die Instrumente wurden von ESA und NASA ausgewählt.
Prof. Dr. Sami K. Solanki ist einer von drei Direktoren am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen, einem der international bedeutendsten Institute auf dem Gebiet der Erforschung der Sonne, ihrer Planeten, der Monde und kleinen Körper des Sonnensystems. Er selbst leitet die Abteilung für Sonnen- und Heliosphärenforschung des Instituts und ist auf diesem Gebiet einer der führenden Wissenschaftler weltweit. Daneben hat Professor Solanki mehrere Honorarprofessuren inne, darunter auch an der Technischen Universität Braunschweig.

Referent:

  • Prof. Dr. Sami K. Solanki, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Göttingen

weitere im Veranstaltungsarchiv