Himmelsaufnahme von ROSAT © NASA

Der Prototyp der Satelliten sind die wissenschaftlichen Satelliten, die nicht nur die Erde im Auge behalten, sondern vor allem in die Weiten des Weltraums hinaus spähen. Die Daten, die sie sammeln, geben den Wissenschaftlern wertvolle Informationen über die Erde und das Universum.

Der erste Wissenschaftssatellit, der gestartet wurde, um aus dem All Daten über die Erde zu sammeln, war 1991 der Upper Atmosphere Research Satellite (UARS). Er soll die Mechanismen aufdecken, die die Vorgänge in den oberen Atmosphäreschichten steuern. So wurde von UARS die erste globale Karte der Verteilung von Chlormonoxid in der Atmosphäre erstellt. Dadurch konnte ein direkter Zusammenhang zwischen der Anwesenheit dieser Substanz und der Abnahme der Ozonkonzentration nachgewiesen werden.

Viele andere Satelliten observieren aus Umlaufbahnen um die Erde das Weltall, die Sonne oder andere Himmelskörper. Beispielsweise beobachtet der International Ultraviolet Explorer (IUE) seit 1978 die intensive UV-Strahlung, die von der Supernova 1987A ausgeht und stellte fest, dass sich die Sternexplosion unerwartet schnell abkühlt.

Röntgenquellen in der Großen Magellanschen Wolke © NASA

Das Compton Gamma Ray Observatorium, das die Gammastrahlung im Weltall analysiert, hat - wie auch das Hubble Space Teleskop - astronomisch bedeutende Entdeckungen gemacht. Compton fand heraus, dass die sogenannten Gammastrahlen-Ausbrüche, eins der astronomischen Phänomene, die den Wissenschaftlern immer noch Rätsel aufgeben, bei weitem energiereicher sind als bisher angenommen und ihren Ursprung weit jenseits der Milchstraße haben. Entdeckt wurden diese Gamma-Ausbrüche eher durch Zufall. Im Kalten Krieg, 1963, starteten die USA eine Reihe von Satelliten, die überwachen sollten, dass keine Atombombentests in der Atmosphäre oder im Weltraum stattfinden. Nukleare Explosionen auf der Erde konnten sie zwar nicht nachweisen, stattdessen entdeckten sie aber das Phänomen der Gamma-Ausbrüche, die aus dem Weltraum kommen und bis heute unter Astrophysikern kontrovers diskutiert werden.

Durch diese wissenschaftlichen Satelliten können wir auch einiges über die Entstehung des Universums lernen. 1992 entdeckte ein Satellit der NASA minimale Temperaturschwankungen in der kosmischen Hintergrundstrahlung, einem Relikt des Urknalls, der Explosion, mit der die Existenz des Weltalls vor 15 Milliarden Jahren begann. Die beobachteten Temperaturschwankungen stützen eine Theorie, nach der die Struktur des Universums durch winzige Abweichungen festgelegt wurde, zu einer Zeit, als das All weniger als eine billionstel Sekunde alt war.

Der Europäische Röntgensatellit ist ein Wissenschaftssatellit, der mit seinen Instrumenten ebenfalls weit in die Tiefen des Alls vordringen soll. Er hat das hochempfindliche Röntgenteleskop XMM (X-Ray Multi-Mirror) an Bord, das nach unbekannten Himmelskörpern sucht und sie erforscht. Dabei richtet es seinen Augenmerk auf zahlreiche Sterne unserer Milchstraße, fremde Galaxien, Galaxienhaufen und Quasare, in deren Zentrum die Astronomen Schwarze Löcher vermuten. Der leistungsstärkste Röntgensatellit der Welt kann dabei noch extrem schwache Röntgenstrahlung aufspüren und somit in nie gekannte Tiefen des Universums vorstoßen.

Das Röntgenauge umkreist die Erde auf einer elliptischen Umlaufbahn zwischen 7.000 und 114.000 Kilometern Höhe. Jenseits der Erdatmosphäre, die Röntgenstrahlung aus dem All absorbiert, soll es nach Röntgenquellen im All suchen. Die Forscher können dann aus diesen Messungen Rückschlüsse auf die darin enthaltenen physikalischen und chemischen Informationen ziehen.

ROSAT, ein anderer erfolgreicher Röntgensatellit, war acht Jahre im Einsatz und schoss dabei über 60.000 Aufnahmen von stellaren Objekten. Während er in Betrieb war, entdeckte er über 120.000 Röntgenquellen im All, die vorher noch unbekannt gewesen waren.