Fernerkundung in der Astronomie

I Inhaltsverzeichnis

II Abbildungsverzeichnis

1. Einleitung

2. Objekte der Fernerkundung im Weltraum..

3. Möglichkeiten der Observation astronomischer Objekte.
3.1 Observation von der Erde aus
3.2 Observation vom Weltraum aus.
3.2.1 Die „Mars- Express“- Mission der esa

III Quellenverzeichnis

II ABBILDUNGSVERZEICHNIS

Abb. 1: Das elektromagnetische Spektrum und die Bereiche verschiedener Sensoren

Abb.2: Das bekannte Radioteleskop „Arecibo“ auf Puerto Rico

Abb.3: Observatorium auf dem Mauna Kea, Hawaii

Abb. 4: Orbiter der Mars Express- Mission

Abb. 5: Antenne für die Aussendung von Radarwellen für das MARSIS- Experiment…12

1 Einleitung

Schon immer war der Mensch fasziniert von den Gestirnen. Die Sonne wurde in vielen Kulturen als Quelle des Lebens verehrt. Der Mond und die Sterne waren vor der Entdeckung der Elektrizität Licht- und Orientierungsquelle in der Nacht. Zusammen mit anderen Erscheinungen am nächtlichen Himmel faszinierten sie die Menschen und weckten den Wunsch, mehr über den Weltraum zu erfahren. Heute bietet die Fernerkundung viele technische Möglichkeiten dafür. Nach Albertz (2009) handelt es sich bei der Fernerkundung um „ein indirektes Beobachtungsverfahren […] um Informationen über die Erdoberfläche und die Oberfläche anderer Himmelskörper und ihrer Atmosphären zu ermitteln, ohne dass diese unmittelbar berührt werden müssen.“ Da die meisten astronomischen Objekte sehr weit entfernt sind, ist die Fernerkundung eine ideale Methode um Informationen über den Weltraum zu gewinnen. Dafür wird die elektromagnetische Strahlung, die von Objekten ausgesendet oder reflektiert wird, und sich auch im Vakuum des Weltraums ausbreiten kann, aufgezeichnet und anschließend ausgewertet. Das Spektrum elektromagnetischer Strahlung reicht von langen Radiowellen über die Infrarotstrahlung, das für den Menschen sichtbare Licht, der ultravioletten Strahlung, bis zur Röntgenstrahlung und der extrem kurzwelligen kosmischen Strahlung (Albertz 2009). Für die Fernerkundung auf der Erde wird nach Albertz (2009) vor allem der Bereich von der Mikrowellenstrahlung bis zur ultravioletten Strahlung genutzt. In der Astronomie gibt es jedoch auch Teleskope, die im Radiowellenbereich, im Röntgenbereich und sogar im Gammastrahlenbereich Beobachtungen durchführen können (Hanslmeier 2002).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Das elektromagnetische Spektrum und die Bereiche verschiedener Sensoren (Albertz 2009)

Die größten Herausforderungen der Astronomie sind zum einen die große Oberfläche, die allein die Planeten des Sonnensystems bilden und zum anderen die großen Entfernungen zu den Untersuchungsobjekten. Daher unterscheiden sich die Fernerkundungstechniken, die im Weltraum angewendet werden, von den Techniken der Erdbeobachtung zumeist in der Anpassung an diese Herausforderungen. Im Folgenden soll ein Überblick über die Objekte der Fernerkundung im Weltraum und die technischen Möglichkeiten ihrer berührungslosen Erforschung gegeben werden sowie ein aktuelles Beispiele für die Anwendung vorgestellt werden.

2 Objekte der Fernerkundung im weltraum

Die Astronomie unterscheidet eine Vielzahl von Beobachtungsobjekten im Weltraum. Dazu zählen sowohl feste Körper als auch gasförmige Staubwolken. Phänomene wie dunkle Materie oder die kosmische Hintergrundstrahlung sollen hier nicht behandelt werden. Feste Himmelsobjekte, deren Oberflächen nicht von einer undurchsichtigen Wolkenschicht bedeckt sind, können direkt beobachtet werden. Dazu zählen z. B. Mond, Merkur, Mars, Asteroiden und Monde. Bei Objekten mit Wolkendecke, wie z. B. Venus, müssen abbildende Radarsysteme eingesetzt werden, die die Wolken durchdringen können (Albertz 2009). Zusammengefasst können also Planeten, Planetenatmosphären, Zwergplaneten, Monde, Ringsysteme, Asteroiden, Kometen und sonstige Bestandteile wie Sonnenwind, Magnetfelder und Staubwolken als Objekte der Fernerkundung im Weltraum bezeichnet werden.

Der Schwerpunkt der aktuellen Forschung der Planetologie liegt auf der Erkundung unserer Nachbarplaneten. Zum einen liegt das an der relativen Nähe zur Erde und zum anderen sind unsere Nachbarplaneten gut geeignet, um Erfahrungen bezüglich der Interpretation von Fernerkundungsdaten zu sammeln. Diese Ergebnisse können dann Anwendung finden bei der Auswertung und dem Vergleich spektraler Daten weit entfernter Planeten (htp://www.dlr.de/desktopdefault.aspx/tabid-28/5934_read-18614/).

3 MÖGLICHKEITEN DER OBSERVATION ASTRONOMISCHER OBJEKTE

Die Fernerkundung erfolgt bei der astronomischen Anwendung vor allem mit Teleskopen, also passiven Fernerkundungssystemen, obwohl mitunter auch aktive Systeme zum Einsatz kommen. Als Teleskop werden heute alle Instrumente bezeichnet, die elektromagnetische Wellen weit entfernter Objekte sammeln und bündeln und so ihre Beobachtung möglich machen. Folgende Teleskop-Arten werden unterschieden (Schneider 2008):

- Radioteleskope
- Infrarot-Teleskope
- Optische Teleskope
- UV-Teleskope
- Röntgen-Teleskope
- Gamma-Teleskope

Die Teleskope unterscheiden sich in dem Bereich des elektromagnetischen Spektrums, in dem sie Daten sammeln. Je nach dem, welches astronomische Objekt erkundet werden soll und was die genaue Fragestellung des Projekts ist, wird die Teleskop-Art ausgewählt. Die verschiedenen astronomischen Objekte wie Sterne, Planeten oder Nebel unterscheiden sich in dem Spektrum der von ihnen emittierten elektromagnetischen Strahlung aufgrund ihrer unterschiedlichen Temperatur (Hanslmeier 2002).

Der folgende Absatz bezieht sich, soweit nicht anders angegeben, auf http://lexikon.astronomie.info/spektrum/EM.html.

Gammastrahlung hat eine sehr kleine Wellenlänge. Sie kommt auf der Erde in Form von radioaktiver Strahlung vor und kann gesundheitsschädlich sein. Gammastrahlung wird im Weltraum vor allem von schwarzen Löchern und sehr heißen Objekten wie Supernovae freigesetzt. Diese Strahlung trifft jedoch nicht auf die Erdoberfläche, sondern wird von der Atmosphäre abgehalten und ist somit auch nur oberhalb dieser durch Teleskope aufzuzeichnen. Ebenfalls nur oberhalb der Atmosphäre zu beobachten ist die kosmische Röntgenstrahlung, die vor allem von Neutronensternen, interstellaren heißen Gasen und Akkretionsscheiben (eine um ein zentrales Objekt rotierende Scheibe aus Gas, Staub oder Plasma, die Materie in Richtung des Zentrums transportiert, http://de.wikipedia.org/-wiki/Akkretionsscheibe) ausgesendet wird. Die Quellen ultravioletter Strahlung sind ebenfalls heiße Gase und Neutronensterne, aber auch weiße Zwerge oder unsere Sonne. Im Wellenlängenbereich von 30- 92 nm absorbiert interplanetarer und interstellarer Wasserstoff die Strahlung, daher können in diesem Bereich keine Beobachtungen gemacht werden. In der Astronomie wird besonders der Bereich des Übergangs vom UV-Licht zum sichtbaren Licht beobachtet, in diesem Bereich können zum Teil sogar gewöhnliche optische Teleskope eingesetzt werden.

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