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Erforschung des Weltalls – aktuelle Forschungsziele und Projekte

Raumfahrt

Hubble Space Telescope im Orbit
Technischer Fortschritt: Das Weltraumteleskop Hubble, welches der Forschung seit mehr als drei Jahrzehnten Erkenntnisse liefert, soll von „James Webb“ abgelöst werden. © dottedyeti / Adobe Stock

Zur Erforschung des Weltraums gibt es zahlreiche kleinere und größere Projekte. Neuartige Teleskope erkunden Sternenentstehungsgebiete, innovative Fahrzeuge und Roboter untersuchen die Oberflächen fremder Planeten. Neuentwickelte Raketen wiederum erweitern die Möglichkeiten, ins All zu fliegen. Der Beitrag stellt aktuelle Forschungsprojekte vor.

Aktueller Stand der Technik – Die Basis für die Weltraumforschung

Um den Weltraum erkunden zu können, spielt die Technik eine entscheidende Rolle. Um sichere Erkenntnisse zu erzielen, ist es unabdingbar, dass diese möglichst ausgeklügelt ist. Diesbezüglich gibt es in den letzten Jahren und Jahrzehnten rasante Entwicklungen.

Vielseitige und hilfreiche technische Möglichkeiten

Zum einen spielt dabei die Robotik eine große Rolle. So gibt es mittlerweile eine Vielzahl von verschiedenen technischen Geräten für den Bereich des Weltalls, die der Forschung einen großen Mehrwert bieten können.

Zu diesen Geräten gehört unter anderem der R5, ein humanoider Roboter, der Astronauten bei ihrer Arbeit unterstützt. Andere Roboter sind darauf ausgelegt, die Oberflächen von Planeten zu erkunden oder in Zukunft sogar Unterkünfte auf dem Mond zu errichten.

Andere Geräte wie „Cimon“ können den Astronauten in einer Weltraumstation Fragen beantworten und mit ihnen interagieren, ganz ähnlich wie Alexa oder ähnliche Anwendungen im heimischen Wohnzimmer auf der Erde. Die NASA versucht darüber hinaus momentan einen Roboter zu entwickeln, der Reparaturen an Satelliten vornehmen kann.

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James-Webb-Weltraumteleskop
Die Anforderungen und Erwartungen an das James-Webb-Weltraumteleskop sind groß. © NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez / CC BY 2.0

Neues Weltraumteleskop: Der Hubble-Nachfolger

Darüber hinaus ist geplant, Ende des Jahres 2021 ein Weltraumteleskop zu starten. „James Webb“ soll das altgediente „Hubble“ ersetzen, welches bereits seit über drei Jahrzehnten im All aktiv ist. In letzter Zeit gab es mit Letzterem einige Probleme, die jedoch schlussendlich gelöst werden konnten.

James Webb ist ein Infrarot-Teleskop. Ursprünglich sollte es bereits früher starten, immer wieder gab es Verzögerungen. Von seinem Einsatz erhoffen sich die Forscher neue Erkenntnisse über die frühe Zeit des Weltraums.

Besonders leistungsfähige Teleskope

Darüber hinaus ist die Forschung gerade damit beschäftigt, besondere Teleskope zu entwickeln und zu bauen, die durch ihre Leistungsstärke neue Erkenntnisse in verschiedenen Bereichen bringen sollen.

Dazu gehört neben weiteren das „Extremely Large Telescope“ (kurz ELT). Gebaut wird es von der ESO, der Europäischen Südsternwarte. Dieses Forschungsinstitut hat mehrere Standorte in Chile. Die entsprechenden Regionen eigenen sich ideal für eine Beobachtung des Weltraumes, unter anderem aufgrund der dortigen Wetterbedingungen.

Das Ziel ist unter anderem, Planeten zu beobachten, die außerhalb unseres Sonnensystems um andere Sterne kreisen. Dabei besteht die Hoffnung, Parallelen zur Erde zu finden und auf diese Weise womöglich sogar Anhaltspunkte für außerirdisches Leben zu finden.

Das Thirty Meter Telescope (TMT) wiederum wird auf Hawaii gebaut bzw. soll dort gebaut werden. Allerdings gibt es einige juristische Probleme und Proteste. Die Verzögerungen sorgen dafür, dass das Teleskop seine Arbeit vermutlich erst zum Ende der 2020er-Jahre aufnehmen können wird. Unter anderem soll das Gerät durch seine hohe Leistungsfähigkeit Kenntnisse zu weit entfernten Sternen liefern.

Projekte rund um den Mond

Welche größeren Projekte im Weltraum sind aktuell geplant? Bei dieser Frage lohnt sich zunächst ein Blick auf die Erforschung des Mondes. Seit der ersten bemannten Mondlandung Ende der 60er-Jahre ist viel Zeit vergangen.

Der letzte Mensch war im Jahr 1972 auf dem Mond. Das heißt jedoch nicht, dass seine Erkundung bereits abgeschlossen ist. So gibt es aktuell einige Vorhaben und Ideen bezüglich des Erdtrabanten, die von Wissenschaftlern angedacht sind oder sich bereits in der Vorbereitung befinden. Unter anderem folgende Länder haben entsprechend Pläne:

  • USA
  • Europa
  • China
  • Russland
  • Japan
Mond
In den nächsten Jahren soll erstmals seit den 70ern ein Mensch den Mond betreten. © Martin / Adobe Stock

USA und Europa: Amerika sieht Mond als Sprungbrett zum Mars

Dabei arbeiten die USA und Europa zusammen. Die NASA und ESA bereiten gemeinsam die nächste bemannte Mondlandung nach 1972 vor, die durch die Raumkapsel Orion sowie die Raumstation Gateway, die den Mond umkreisen wird, im Rahmen des Artemis-Programms ursprünglich für 2024 geplant war.

Mittlerweile wird jedoch frühestens das Jahr 2025 angegeben. Gateway dient als Zwischenstation für die Raumfahrer. Für die Landefähre, die daraufhin genutzt wird, um auf die Oberfläche des Mondes zu gelangen, ist das Unternehmen SpaceX, welches von Elon Musk gegründet wurde, verantwortlich.

Ebenfalls im Rennen für diese Aufgabe war die Firma Blue Origin von Jeff Bezos, die allerdings keinen Zuschlag bekam. Eingelegte Widersprüche wurden abgelehnt, auch in diesen Prozessen kann ein Grund für die Verzögerung gesehen werden.

In Rahmen der Mission ist zudem angedacht, dass zum ersten Mal eine Frau den Erdtrabanten betritt. Für diese Rolle gibt es bereits jetzt einige hochqualifizierte Anwärterinnen.

Die USA sehen diese Mission als Sprungbrett. Das Ziel der Mondlandung wurde bereits vor Jahrzehnten erreicht, der Aufwand würde sich nicht lohnen, um dies einfach nur zu wiederholen. Vielmehr soll das Projekt die Basis schaffen, um zu einem späteren Zeitpunkt einen Menschen zum Mars bringen zu können.

China und Russland: Fokus auf die Rückseite, der erste Russe auf dem Mond?

China hat das Augenmerk auf die Rückseite des Mondes gelegt. Bereits im Jahr 2019 konnte die Sonde Chang’e 4 dort landen. Ende des Jahres 2020 kehrte eine weitere Sonde mit dem Namen Chang’e 5 zur Erde zurück und hatte einige Gesteinsproben im Gepäck.

Im nächsten Jahrzehnt will es die asiatische Nation zudem schaffen, den ersten Menschen zur Rückseite des Mondes zu bringen. Durch die Erforschung dieser Regionen können zum einen Teile des Mondes entdeckt werden, die von der Erde zu keinem Zeitpunkt sichtbar sind. Hieraus ergeben sich womöglich neue Informationen, die bisher verborgen waren.

Unter anderem erhofft sich China Erkenntnisse zur Entstehung des Trabanten. Zudem entstehen auf der Rückseite des Mondes keine Störungen durch Funkwellen von der Erde, was wiederum dazu führt, dass eine besonders ungestörte und genaue Beobachtung des Weltraums möglich ist.

Russland hat ebenfalls einige Pläne bezüglich des Mondes. Dafür hat sich das Land mit China zusammengeschlossen. Entsprechende Ideen wurden unter anderem im Mai 2021 bei einer Raumfahrtkonferenz in St. Petersburg vorgestellt.

Das Ziel des gemeinsamen Projektes ist die Mondbasis „International Lunar Research Station“ (abgekürzt ILRS). Dabei ist für Russland ebenfalls von Bedeutung, dass der erste Mensch aus der Nation den Mond betritt. Allerdings sollen erst ab dem Jahr 2035 Astronauten zur Station fliegen. Bis dahin gibt es mehrere Phasen der Erforschung der Möglichkeiten und des Aufbaus.

Japan: Nahrungsmittelproduktion auf dem Mond

Japan arbeitet gemeinsam mit den USA an deren Projekt zur nächsten bemannten Mondlandung. So sollen bei der Mission auch japanische Astronauten mit an Bord sein und zum Erdtrabanten fliegen.

Drüber hinaus entstand im Jahr 2021 ein Zusammenschluss, der Großes vorhat. Er besteht aus:

  • der japanischen Regierung
  • der japanischen Raumfahrtbehörde
  • einer Reihe von japanischen Unternehmen

Geleitet wird er von einer Forschungsgruppe aus Tokio. Das Ziel: Die Japaner wollen einen Weg finden, auf der Oberfläche des Erdtrabanten Nahrungsmittel herzustellen. So soll die Basis für die Versorgung bei längeren Aufenthalten geschaffen werden.

Gelingt der Gruppe der Durchbruch, könnte Japan damit einen entscheidenden Beitrag für zukünftige Mondmissionen verschiedener Nationen leisten. Durch die längeren Aufenthalte wäre eine umfangreichere und zielführendere Forschung möglich.

Mars
Der erste Mensch auf dem Mars – aus diesem Vorhaben hat sich in den letzten Jahren ein regelrechtes Wettrennen entwickelt. © Michael Rosskothen / Adobe Stock

Projekte rund um den Mars

Nicht nur der Mond, auch der Mars ist für die Forschung äußerst interessant. Dies liegt vor allem daran, dass ähnlich wie auf dem Mond dort Landungen stattfinden können – im Gegensatz zu den Planeten des Sonnensystems, die keine Oberfläche haben (unter anderem Saturn und Jupiter, der übrigens gleichzeitig der älteste Planet des Sonnensystems ist) oder der Sonne zu nah sind.

Zudem gibt es auf dem Mars eisförmiges Wasser. Insgesamt ist er der Erde im Vergleich zu anderen Himmelskörpern gar nicht so unähnlich, was gerade für die Zukunftspläne von menschlichem Leben auf einem fremden Planeten eine wichtige Bedeutung haben könnte.

Mehrere Missionen erreichten den Planeten im Jahr 2021

Im Februar des Jahres 2021 erreichten die Missionen mehrerer Nationen den Mars. Zuerst traf das Projekt „Hope“ der Vereinigten Arabischen Emirate ein und brachte eine Sonde in die Umlaufbahn des Planeten. Damit war sie die Erste Sonde aus der arabischen Welt, die dieses Ziel erreichte. Allerdings ist im Rahmen dieses Fluges keine Landung geplant.

Einige Tage später erreichte eine Sonde Chinas, die den Namen Tianwen trägt, ihre Umlaufbahn. Im Mai dieses Jahres wurde von ihr ein Rover auf dem Planeten abgesetzt. Damit ist China die erste Nation nach den USA, der dieser Schritt gelungen ist.

Ziel des Einsatzes dieses Gerätes, das den Namen „Zhurong“ trägt, ist es unter anderem, Informationen über die Oberfläche des Planeten und deren chemische Zusammensetzung zu sammeln. Hierfür kann das es Bodenproben entnehmen, die in einem eingebauten kleinen Labor untersucht werden und später ihren Weg zur Erde finden sollen. Auch zum Klima auf dem Planeten soll das Fahrzeug forschen.

Ebenfalls im Februar dieses Jahres landete ein Rover der USA auf dem Mars, der den Namen „Perseverance“ trägt. Ähnlich wie Zhurong kann er Bodenproben entnehmen und untersuchen – diese sollen später ebenfalls in Laboren auf der Erde tiefgehender erforscht werden.

Sein Ziel ist unter anderem, herauszufinden, ob es in der Vergangenheit auf dem Planeten mikrobielles Leben gab. Des Weiteren wurde ein Helikopter-Flug ausprobiert. Darüber hinaus ist durch das Fahrzeug schon einige Tage nach seiner Landung eine Premiere gelungen: Es übermittelte die ersten Audio-Aufnahmen vom Mars.

Pläne für bemannte Missionen: Das Rennen um den ersten Menschen auf dem roten Planeten

Darüber hinaus gibt es Pläne für Missionen, die den ersten Menschen zum Mars bringen sollen. Bis dies umsetzbar ist, werden noch einigen Jahre vergehen. Mehrere Nationen bzw. Wettstreiter haben das Ziel, dieses Rennen zu gewinnen.

Mitte des Jahres 2021 hat China seine Visionen für den ersten bemannten Flug zum Mars veröffentlicht. Dieser soll 2033 stattfinden. Die Pläne sind durchaus ambitioniert und setzen die Mitbewerber unter Druck. Zuvor sollen weitere unbemannte Missionen stattfinden, um den Planeten weiter zu erkunden und so eine Basis zu schaffen.

Unter anderem geht es dabei darum, wie die Sauerstoff- und Wasserversorgung auf dem Mars auch für einen längeren Zeitraum sichergestellt werden kann. Der Grund: Die Ziele der Volksrepublik gehen, auf die nächsten Jahrzehnte betrachtet, weit über ein erstes Betreten des Planeten hinaus. Vielmehr soll erreicht werden, eine Basis zu errichten, in der Menschen leben können.

Die NASA hat ebenfalls vor, einen bemannten Flug zum Mars zu senden, bei welchem die Astronauten den Planeten betreten. Allerdings sind die Zeitpläne noch nicht so konkret, es wird davon ausgegangen, dass erste Flüge mit einer Mannschaft in Richtung des Mars Ende der 2030er-Jahre stattfinden können. Ob er dabei bereits betreten wird, ist unklar.

Auch die Fima SpaceX und ihr Gründer Elon Musk haben große Pläne. Musk will Kolonien auf dem Mars errichten, in denen ein alltägliches Leben für eine Vielzahl von Menschen möglich ist.

Allerdings werden diese Ideen von Experten eher als unrealistisch eingestuft, was unter anderem mit den Begebenheiten auf dem Planeten zu tun hat. Realistischer sind Forschungsstationen zum Sammeln von Erkenntnissen über den Mars.

Entdecken und Erforschen von Himmelskörpern

Des Weiteren ist die Forschung damit beschäftigt, neue Planeten und Himmelskörper zu entdecken und zu untersuchen. Dabei gibt es in einigen Fällen Unklarheiten, die jedoch im Rahmen der fortschreitenden Untersuchungen oftmals zu bahnbrechenden Entdeckungen führen.

Planet 9 – Erweiterung unseres Sonnensystems?

Ein besonderes Mysterium ist der sogenannte „Planet 9“. Seitdem im Jahr 2006 Pluto seinen Status als Planet verloren hatte, gibt es in unserem Sonnensystem acht Planeten. Allerdings gehen einige Forscher seit mehreren Jahren davon aus, dass es einen neunten Planeten geben muss.

Nur so lassen sich die Bewegungen verschiedener kleinerer Himmelskörper, die etwas weiter von der Sonne entfernt sind als der Neptun, erklären. Forscher versuchen, die Bahn sowie den Aufenthaltsort des Planeten zunehmend einzugrenzen – dabei gelang ihnen zuletzt im Jahr 2021 ein Fortschritt.

Braune Zwerge: Weder Sonne noch Planet

Braune Zwerge sind eine besondere Form von Himmelskörpern. Aufgrund ihrer geringen Größe kann keine Nuklearfusion stattfinden, durch die sich das Objekt zu einer Sonne entwickeln würde.

In ihrer weiteren Lebensdauer werden sie kälter und verlieren ihre Strahlkraft bzw. senden Infrarotlicht aus. Ihre Masse wird von Forschern unter anderem auf Basis des Lithiumgehaltes geschätzt. Im Herbst 2021 wurde ein Brauner Zwerg mit dem Namen Reid 1B entdeckt, der ein besonders hohes Vorkommen dieses Rohstoffes haben soll.

Symbolbild Exoplaneten
Exoplaneten sind für die Wissenschaft unter anderem durch ihre Vielfalt äußerst interessant. © Peter Jurik / Adobe Stock

Exoplaneten – Vielfalt im Weltraum

Exoplaneten haben für die Forschung eine wichtige Bedeutung. Wie bereits erwähnt sollen sie in Zukunft unter anderem vom ELT untersucht werden. Eine mittlere vierstellige Zahl solcher Objekte ist bisher bekannt. Durch die Untersuchungen ergeben sich Hinweise auf die Vielfalt der Zusammensetzung von Planeten sowie ihre Entstehung.

Teilweise sind die Beobachtungen Zufälle. Ein Beispiel hierfür bietet die Untersuchung des Systems des Sterns NU2 LUPI. Bei Forschungen mit dem Teleskop CHEOPS wurde im August 2021 ein vierter Planet namens NU2 LUPI D sichtbar, mit dessen Auftreten die Wissenschaftler nicht gerechnet hatten.

Der Planet besteht zu einem größeren Anteil als die Erde aus Wasser, es ist dort in Dampf- und Eisform vorhanden. Eine weitere Besonderheit an diesem Fund sind die individuellen Eigenschaften dieses Himmelskörpers, die mit vielen anderen Exoplaneten nicht vergleichbar sind. Zudem kann er durch seine Position ideal erforscht werden. Daher wird davon ausgegangen, dass zukünftige Untersuchungen viele weitere Erkenntnisse bringen können.

Wie unterschiedlich die Exoplaneten sind, zeigt sich an weiteren Erkenntnissen der letzten Zeit. Unter anderem anhand der Gruppe der sogenannten „heißen Jupiter“, die mindestens die Größe des Jupiters aber gleichzeitig deutlich höheren Temperaturen aufweisen, wird dies deutlich.

So wurde bereits im Jahr 2020 entdeckt, dass auf dem Planeten WASP-76b zu Nachtzeiten flüssiges Eisen vom Himmel fällt. Im Herbst 2021 wiederum fand die NASA TOI-2109b, der auf der Rekordliste der heißesten bisher bekannten Planeten Platz zwei einnimmt.

Die immer neuen Entdeckungen in derart kurzer Zeit legen nahe, dass die Forschung das Potenzial bezüglich der Exoplaneten bei Weitem noch nicht ausgeschöpft hat. Vielmehr darf gehofft werden, dass in den nächsten Jahren und Jahrzehnten weitere solcher Himmelskörper entdeckt werden. Solche Funde können Forschung voranbringen und womöglich Erkenntnisse sowie eine Erweiterung des Horizonts liefern, die noch vor einigen Jahren undenkbar gewesen wäre.

Symbolbild Welttraumtourismus
Die Beliebtheit des Weltraumtourismus könnte in den nächsten Jahren weiter zunehmen. © alexyz3d / Adobe Stock

Weltraumtourismus

Ein weiterer Aspekt, der in den nächsten Jahren und Jahrzehnten an Relevanz gewinnen könnte, ist der Weltraumtourismus. Dabei wird Interessierten von verschiedenen privaten Unternehmen ein Flug ins All ermöglicht. Drei solcher Firmen sind besonders bekannt:

  • Virgin Galactic
  • Blue Origin
  • SpaceX

Im Jahr 2021 waren bereits der Gründer vorn Virgin Galactic, Richard Branson sowie der Blue-Origin-Gründer Jeff Bezos im Weltraum. Darüber hinaus wurde einigen Privatpersonen der Flug ermöglicht.

Die Kosten für einen solchen Trip bewegen sich im sechsstelligen Bereich. Der erste Weltraumtourist Dennis Tito, ein Unternehmer, der den Flug im Jahr 2001 antrat, zahlte noch einen deutlich zweistelligen Millionenbetrag.

Die Vorteile des Weltraumtourismus liegen vor allem in dem besonderen und einzigartigen Erlebnis. Nur wenigen Menschen war es bisher vergönnt, die Erde vom All aus zu sehen und ein reales Gefühl des Weltraumes zu bekommen. Daher ist es wenig verwunderlich, dass der Weltraumtourismus zunehmend attraktiver wird.

Fazit

In den nächsten Jahren und Jahrzehnten sind mehrere Missionen zum Mond und zum Mars geplant. Darüber hinaus erforschen Wissenschaftler entfernte Himmelskörper. Hierdurch sollten unter anderem die Erkenntnisse über potenzielles außerirdisches Leben erweitert werden. Die Basis für diesen wissenschaftlichen Fortschritt bieten eine Reihe von technischen Entwicklungen. Schlussendlich gewinnt der Weltraumtourismus, welcher von privaten Unternehmen betrieben wird, an Beliebtheit.

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