Airbus Defence and Space

GAIA : Cleveres Engineering für hochpräzise Astrometrie

Bei Gaias Design galten größte Präzision und extreme Stabilität als Maßgabe. Heute ist der Satellit der Inbegriff modernster Technik.

Hinter Gaias erstaunlicher Sehschärfe – die Mission soll Himmelskörper erfassen, deren Leuchtkraft eine Million Mal unterhalb der Wahrnehmungsgrenze des menschlichen Auges liegt – stecken über 100 Lichterfassungssensoren, winzigen Digitalkameras ähnlich, die zusammengesetzt das bislang größte Focal-Plane-Array im Weltraum bilden. So sind auf einer Fläche von 0,38 m2 knapp eine Milliarde Pixel zu finden.

Das Licht wird von zwei Teleskopen auf das Focal-Plane-Array gelenkt, auf denen zwei Primärspiegel im Winkel von 106,5°C zueinander montiert sind, die für ein großes Blickfeld sorgen. Trotz der geringen Abmessungen des Raumfahrzeugs – das Nutzlastmodul misst im Durchmesser 3,5 Meter – beträgt die effektive Brennweite der beiden Teleskope 35 Meter. Dahinter steckt eine raffinierte Methode, mit der das gebündelte Licht durch zehn Spiegel unterschiedlicher Größe und Form geleitet wird. Auf diese Weise kann Gaia Objekte „sehen“, die 400.000-mal schwächer leuchten als vom menschlichen Auge erkennbare Körper.

Mit den Daten von Gaias drei Bordinstrumenten für astrometrische, photometrische bzw. spektroskopische Messungen soll jeder kartierte Stern mit einer Fehlertoleranz von gerade einmal sechs Mikrobogensekunden lokalisiert werden. Dies entspricht, von der Erde aus betrachtet, einer etwa pfenniggroßen Münze auf dem Mond.

Die extreme Stabilität ist ausschlaggebend für derart genaue Beobachtungen und war daher entscheidend in der Werkstofffrage: Airbus Defence and Spaces Wahl fiel auf Siliziumcarbid (SiC), ein keramisches Material zweimal so steif wie Stahl, ultraleicht und bemerkenswert widerstandsfähig gegen Ausdehnung und Kontraktion bei Temperaturveränderungen. SiC ist das einzige Material, das ein stabiles und leichtes Raumfahrzeug mit hoher Lebensdauerermöglicht; Gaia wird das größte Weltrauminstrument aus Keramik sein, das jemals zum Einsatz kam.

Zum Schutz gegen Vibrationen weist der Satellit praktisch keinerlei bewegliche Bauteile auf, sogar seine Antenne zur Kommunikation mit der Erde wird elektronisch statt mechanisch ausgerichtet. Da der übliche chemische Antrieb somit ausschied, wurde eigens für diese Mission zur genauen Lageregelung ein komplett neues, stickstoffbetriebenes Triebwerk entwickelt, dessen Kraft sich im Mikronewton-Bereich bewegt. Würde man damit ein Blatt Papier tragen wollen, bräuchte man 1.000 dieser Mini-Triebwerke.

Mehr : Gaia, der Erbe des Hipparcos

GaiaUniversumErforschung