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Das Weltraumteleskop EUCLID bringt Licht ins Dunkle

Unsere Herkunft liegt noch immer im Dunkeln. Seit jeher beschäftigen wir uns mit der Frage: Wie hat alles angefangen? Die Frage nach unserem Ursprung beschäftigt seit Jahrhunderten Wissenschaftler und Philosophen. Sicher ist: Eine entscheidende Rolle spielt hierbei die Dunkle Materie.

Möglicherweise kommen wir der Antwort auf diese Frage mithilfe des Weltraumteleskops EUCLID ein Stück näher - das Megateleskop soll die Rolle der Dunklen Energie und der Dunklen Materie in der Evolution des Universums seit dem Urknall untersuchen.

Das Weltraumteleskop der europäischen Weltraumorganisation (ESA), benannt nach dem Mathematiker Euklid von Alexandria, soll voraussichtlich im Jahr 2020 mit einer Sojus-Rakete seine Reise beginnen und nach circa 30 Tagen den rund 1,5 Millionen Kilometer entfernten Zielort, Lagrange-Punkt (L2), erreichen. Dort angekommen soll das Weltraumteleskop etwa sechs Jahre lang den Weltraum erkunden.

Ziel der EUCLID-Mission ist es zu verstehen, warum die Expansion des Universums sich beschleunigt und welche Art von Quelle für diese Beschleunigung verantwortlich ist, die Physiker als Dunkle Energie bezeichnen. Dunkle Energie repräsentiert heute etwa 75 % des Energiegehalts des Universums und dominiert zusammen mit der Dunklen Materie den Materie-Energie-Gehalt der Universen. Dunkle Materie ist per se unsichtbar, da jegliches Licht absorbiert wird. Bei der Bildung von Galaxien und der Verlangsamung der Expansion des Universums wird ihr allerdings hohe Bedeutung zugewiesen auf Grund der Einflüsse durch hervorgerufene Schwerkraft. Dunkle Energie hingegen verursacht eine Kraft, welche die Schwerkraft überwindet und die Expansion, die wir heute sehen, beschleunigt. Zusammengefasst wird angenommen, dass sie zusammen 95 % der gesamten Masse und Energie im Universum ausmachen, wobei der verbleibende, kleine Bruchteil „normale" Materie wie Sterne, Planeten und wir Menschen ist.

Obwohl beide geheimnisvoll und derzeit kaum erforscht sind, scheint sicher zu sein, dass sie die vergangene, gegenwärtige und zukünftige Entwicklung des Universums kontrollieren.

Ab 2020 soll das Megateleskop etwas Licht ins Dunkle bringen, letztlich über die Entstehung des Universums. EUCLID soll die Beziehungen zwischen den Entfernungen, Formen und der Rotverschiebung der kosmischen Strukturen und ihrer Entwicklung, aber auch die Entwicklung des Universums in den letzten 10 Milliarden Jahren, untersuchen.

Die Abdrücke von Dunkler Energie und Gravitation werden verfolgt, indem zwei komplementäre kosmologische Sonden verwendet werden, um Signaturen der Expansionsrate des Universums und des Wachstums kosmischer Strukturen zu erfassen. EUCLID wird demnach aus zwei Instrumenten bestehen, die beide durch ein 1,2 m messendes Spiegelteleskop mit drei Spiegeln und einer Brennweite von 24,5 m das gleiche Himmelsgebiet beobachten. Eine gleichbleibende Temperatur des Teleskops von -33 °C soll etwaiges Rauschen in den Aufnahmen vermeiden. Ein Instrument arbeitet im sichtbaren Spektralbereich bei -120 °C, während die Temperatur des anderen Instruments im infraroten Bereich zwischen -133 °C und -153 °C liegt.

Zusammen werden sie die 3D-Verteilung von bis zu zwei Milliarden Galaxien auf mehr als einem Drittel des gesamten Himmels kartografieren. Licht aus den entferntesten Galaxien, das in Richtung Erde strömt, wird durch die Schwerkraft leicht gebogen, da es auf dem Weg mit Materie interagiert. Durch die Messung von Verzerrungen in den Formen dieser Hintergrundgalaxien können Astronomen eine 3D-Karte der Dunklen Materie im Universum erstellen. Darüber hinaus können Wissenschaftler durch die Untersuchung, wie sich die Verteilung von Galaxien und Galaxienhaufen über die kosmische Zeit hinweg verändert hat, auf die Rolle und Entwicklung der Dunklen Energie vom Beginn des Universums bis zum heutigen Tag schließen. Besagte Ergebnisse werden helfen, eine der wichtigsten Fragen der modernen Kosmologie zu beantworten: Warum expandiert das Universum heute schneller, anstatt sich aufgrund der Anziehungskraft aller Materie darin zu verlangsamen?

Innerhalb von 80 Minuten kann sich EUCLID um sich selbst drehen. Darüber hinaus wird das Weltraumteleskop über einen Zeitraum von täglich vier Stunden gesammelte Daten und Messergebnisse über eine bewegliche Antenne an die Bodenstation nahe der spanischen Gemeinde Cebreros senden.

Das spanische Unternehmen SENER Group übernimmt die Verantwortung für Design, Herstellung, Integration und ebenfalls für die Mechanismus-Validierung und die kardanische Aufhängung der High-Gain-Antenne (HGA). Letztere stellt die Hauptantenne des Satelliten dar und ermöglicht die Kommunikation zwischen EUCLID und den Bodenstationen auf der Erde. Hierbei steht der Sendevorgang wissenschaftlicher Daten im Vordergrund. Es handelt sich um eine Präzisionseinheit zur Fokussierung und Ausrichtung der Antenne. Aufgrund der hohen Anforderungen an Präzision, Wiederholgenauigkeit und Kompaktheit entschied sich SENER für Harmonic Drive® Getriebe.  Die hohe einstufige Untersetzung ermöglicht darüber hinaus ein gewichtsoptimiertes Design.

Das Harmonic Drive® Getriebe wurde ursprünglich für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt entwickelt. Die hohe einstufige Untersetzung, die kompakte Bauform und das geringe Gewicht sind ausschlaggebende Vorteile des Harmonic Drive® Getriebes für den Einsatz in zahlreichen Satellitenantrieben. Für die EUCLID Mission wird ein Harmonic Drive® Einbausatz der Baureihe CPL-2A mit hoher Untersetzung verwendet.

Die Einbausätze der Baureihe CPL-2A sind erhältlich in fünf Baugrößen mit den Untersetzungen 50, 80, 100, 120 und 160 bei einem wiederholbaren Spitzendrehmoment zwischen 18 und 372 Nm und einer Leistungsdichte von 340 bis 735 Nm/kg und bieten geringste Massenträgheitsmomente.

Durch die Beschränkung der Bauteile auf das Wesentliche, Querschnittsreduzierungen und optimierte Bohrbilder ist die Baureihe CPL-2A äußerst leicht. Die große Hohlwelle ermöglicht die Durchführung von Versorgungsleitungen, Wellen und Kabeln für weiterführende Antriebssysteme. Aufgrund der Positioniergenauigkeit sind stabile Maschineneigenschaften mit kurzen Taktzeiten garantiert.

Der verwendete Einbausatz ist in ein Leichtbaugehäuse integriert und wird von einem Bausatz-Motor angetrieben. Das Getriebe verfügt über einen Solid Wave Generator, und der Flexspline ist mit dem Abtriebsflansch verbunden, welcher von Dünnring-Kugellagern gestützt wird. Der Circular Spline wurde so verändert, dass ein leichter Einbau in das Gehäuse möglich wurde. Der Einbausatz der Baureihe CPL-2A ist aus Edelstahl gefertigt und nutzt eine weltraumtaugliche Fettschmierung. 

Ihr Ansprechpartner für Presseanfragen

Saskia Andries
Marketing und Kommunikation

Fon: +49 6431 5008-214

E-Mail: saskia.andries@harmonicdrive.de