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Raumfahrt
Ein letzter Gruß von Gaia

Thomas Hebbeker

Abb. 1: Lagrange-Punkte im Sonne-Erde-System. Die Ellipse um L2 deutet die Bahn von Gaia an. Die Skizze ist nicht maßstabgerecht.

Das von der European Space Agency ESA im Jahr 2013 gestartete Weltraumteleskop Gaia hat mehr als 10 Jahre lang höchstpräzise astrometrische Daten geliefert. In meinen Augen war es die bisher erfolgreichste ESA-Astronomie-Mission überhaupt. Um das zu untermauern einige Schlagworte [1]: 2 Milliarden Objekte, vornehmlich Sterne wurden genau vermessen. Die Positionsgenauigkeit betrug in günstigen Fällen wenigerals eine Milli-Bogensekunde! Für hellere astronomische Quellen wurden auch die Spektren aufgenommen. Insgesamt resultieren daraus mehr als 10000 Publikationen in Fachzeitschriften. Auf diese wissenschaftlichen Meisterleistungen soll hier aber nicht weiter eingegangen werden. Ich berichte in diesem Artikel über die Beobachtung der Astrometrie-Sonde Gaia von der Erde aus, mit Amateurmitteln, und der Analyse ihrer scheinbaren Bahn am Himmel.

Heutzutage werden Teleskope gern im Weltraum betrieben, um die störenden Einflüsse der irdischen Atmosphäre zu umgehen. Oft bewegen sich diese Sonden auf Bahnen um die Erde, oder sie werden in die Nähe eines der Lagrangepunkte L1 – L5 des Sonne-Erde-Systems geschickt, um weitere irdische Einflüsse wie den Erdschatten zu vermeiden. Beispiele sind das Sonnenteleskop SOHO (L1), das James-Webb-Teleskop (L2) und Gaia (L2). Abbildung 1 zeigt die Lage der fünf Lagrangepunkte. An diesen kann man Objekte antriebslos „parken“, sie ändern ihre relative Position zu Erde und Sonne nicht. L2 ist besonders beliebt, da die Entfernung zur Erde mit 1.5 Millionen km (also etwa 1% der Distanz Erde-Sonne) vergleichsweise klein ist. Allerdings ‚sitzen‘ die Weltraumteleskope nicht genau dort, sondern umfliegen den Punkt L2, unter anderem um zu vermeiden, dass ihre Solarpanele von der Erde abgeschattet werden.

Von der Sonne aus gesehen entsprach die Bahn von Gaia um L2 näherungsweise einer Lissajous-Trajektorie, wie man sie von einem X-Y-Oszilloskop-Bild kennt, mit einer Umlaufzeit von etwa einem halben Jahr und variierenden Abständen zu L2 von ein paar 100.000 km – das ist recht viel, wie wir später noch sehen werden. Diese Bahn wurde unter anderem deshalb gewählt, weil man so den Treibstoffverbrauch (für Lageänderungen und Bahnkorrekturen) minimieren kann. Die Achse der zylinderförmigen Weltraumsonde Gaia war um einen Winkel von etwa 45° gegenüber der Linie Sonne-L2 verkippt, was insgesamt zu einer besseren Himmelsabdeckung durch die beiden an Bord befindlichen Spiegelteleskope führte.