Europa will zum Jupiter Das nächste große Ding

Die europäische Raumfahrt hat ihr nächstes großes Ziel gewählt: den Planeten Jupiter und dessen vier  Galileischen Monde. In zehn Jahren, so sehen es die Pläne der Europäischen Raumfahrtbehörde Esa vor, wird die Raumsonde „Juice“ (ein Akronym für Jupiter Icy Moons Explorer) zum im Mittel 800 Millionen Kilometer von der Sonne entfernten Riesenplaneten aufbrechen und, wenn sie diesen im Jahr 2030 erreicht hat, drei Jahre lang die vier Trabanten Io,Ganymed, Europa und Kallisto erkunden. Die Jupitermonde sind für die Esa deshalb so interessant, weil man von ihnen Hinweise auf die Entstehung unseres Sonnensystems erwartet. Denn die Jupitermonde bilden ein eigenes kleines Planetensystem. Zudem vermutet man unter den  dicken Eiskrusten  von Ganymed, Europa und Kallisto  gewaltige Ozeane aus flüssigem Wasser, die möglicherweise Leben beherbergen, wie man es in der irdische Tiefsee beobachtet. Die Jupitermission, die sich einer Förderung von 870 Millionen Euro erfreuen darf, hat sich gegenüber zwei nicht weniger ambitionierten Projekten durchgesetzt, dem weltraumgestützten Gravitationswellendetektor NGO und dem Röntgenobservatorium Athena. Beide Projekte haben es zwar ebenfalls bis in die Endrunde des Auswahlverfahrens um die erste große Wissenschaftsmission L1 des „Cosmic Vision“-Programms der Esa für das kommende Jahrzehnt geschafft. Anders als ihre Kollegen von Juice stehen sie aber nun mit leeren Händen da.

Zahlungskräftige Mitglieder

“Uns ist die Entscheidung wahrlich nicht leichtgefallen. Jedes eingereichte Projekt ist von exzellenter wissenschaftlicher Qualität und hat die Kriterien der Esa erfüllt“, sagt Fabio Favata, Leiter des Koordinationsbüros für Wissenschaft der Esa mit Sitz im niederländischen Noordwi jk. „Dennoch mussten wir eine Entscheidung treffen“. Denn nur für eine Mission ist Geld vorhanden, und alle 19 Esa-Mitgliedstaaten sind aufgefordert, einen beträchtlichen finanziellen Beitrag zu liefern, ein wesentliches Merkmal der langfristig angelegten Großprojekte der Esa.

Weitere Artikel

• Schavans Astronomie-Coup: „Wir reden noch nicht über Finanzen“ 
• Glosse: Aufstand im All 
• Astronomie: Eine junge Geburtsstätte für Sterne 

Dem Votum für Juice war ein monatelanges Tauziehen vorausgegangen, in dessen Verlauf sich - trotz aller Bemühungen um Geheimhaltung - schon die wichtigsten Organe der Esa festgelegt hatten. So war es am Ende keine große Überraschung mehr, als das „Science Programme Committee“ (SPC), das höchste Entscheidungsgremium der Europäischen Raumfahrtbehörde Esa, sich Anfang Mai für Juice als nächste große L-Mission entschied. Der eher politisch ausgerichtete Ausschuss, der vor allem die Interessen der Mitgliedsländer vertritt, orientierte sich an den Urteilen der beiden höchsten Wissenschaftsgremien der Esa, des „Space Science Advisory Committee“ (SSAC), und des Esa-Direktors für „Wissenschaft und robotische Exploration“, Álvaro Giménez Cañete. Beide Instanzen hatten im Vorfeld der Mission zum Jupiter den Vorzug gegeben (siehe die Berichte der Gremien).

Auf Nummer sicher

Welche Kriterien jedoch letztlich den Ausschlag gegeben haben, dass sich die Esa für die Jupitermission entschieden hat, darüber lässt sich nur spekulieren. Von der Esa selbst waren keine konkrete Informationen zu erhalten. Schlagende Argumente dürften die geringeren Kosten von Juice sowie das kleinere Risiko des Scheiterns gewesen sein. Auch wenn eine Reise zu den Jupitermonden keinesfalls eine leichte Aufgabe sein wird, so hat man sich letztlich doch für die sicherste Mission mit der konventionellsten Technik entschieden.

Der folgenschwere Ausstieg

Erschwerend kam für die Mitbewerber Athena und NGO hinzu, dass ein wichtiger Partner, die amerikanische Raumfahrtagentur Nasa, weggefallen ist. Aufgrund der Kostenexplosion beim James-Webb-Teleskop, dem Nachfolger des Hubble-Teleskops, war die Nasa im vergangenen Jahr aus beiden Projekten ausgestiegen. Daraufhin blieb nur die Hoffnung, mit der Esa allein die Großprojekte verwirklichen zu können. Das zwang die Forscher von NGO und Athena aber dazu, ihre Projekte so abzuspecken, dass sie in den Finanzrahmen der Esa passten. So wurde aus IXO (“International Röntgen Observatory“) Athena und aus dem satellitengestützten Gravitationswellenteleskop Lisa (Laser Interferometer Space Antenna) das „New Gravitational Wave Observatory“ NGO.

Suche nach Gründen

Ganz nachvollziehen können die Forscher der beiden unterlegenen Projekte das Votum dennoch nicht. „Der Entscheidungsprozess war nicht transparent“, kritisiert Paul Nandra, Sprecher der internationalen Athena-Kollaboration, der die Gründe der Esa-Entscheidung nicht wirklich kennt. „Die Esa hat die Entscheidung des SSAC mit einem Embargo versehen, bis der Wissenschaftsdirektor sein Votum bekanntgegeben hatte. Uns wurde signalisiert, dass Athena alle Kriterien erfüllt hat, und die Kosten im Rahmen geblieben seien“.

Drohende Lücke

Nandra hofft nun, bei einem Treffen mit der Esa diese Woche, genauere Informationen zu bekommen. Mit einer Unterschriftenaktion hatte der Direktor des Max-Planck-Instituts für Extraterrestrische Physik in München noch versucht, das Blatt zu seinen Gunsten wenden zu können. Mehr als 1500 renommierte Wissenschaftler haben den Aufruf inzwischen unterschrieben. Für Nandra ein beeindruckender Beleg dafür, welche Bedeutung man der Röntgenastronomie beimisst.

Athena wäre deutlich leistungsfähiger als seine beiden Vorgänger, die Röntgenteleskope XMM-Newton und Chandra, die in absehbarer Zeit in den Ruhestand gehen werden. „Wir sind besorgt, dass mit der Entscheidung gegen Athena eine Lücke in der Röntgenastronomie entsteht“, sagt Nandra. Ein neues satellitengestütztes Röntgenteleskop wäre nach seiner Ansicht außerordentlich wichtig gewesen, da in zehn Jahren eine Reihe bodengestützter Teleskope ihren Betrieb aufnehmen werden, wie das Teleskoparray SKA. Nandra kritisiert, dass die Verlierer sich neu bei der Esa bewerben müssen. Besser wäre es, die bereits begutachteten und für gut befundenen Missionen blieben im Wettbewerb um die nächste Esa-Großmission L2. „Das wäre hilfreich, denn viele Institute haben bereits viel Arbeit in die Projektentwicklung gesteckt“.

Siegeszug der Bedenkenträger

Hört man sich bei den Forschern des dritten Projekts um, so erhält man zumindest ein kleinen Einblick in den Entscheidungsprozess der Esa. „Wir wissen, dass wir mit unserem Projekt, was die wissenschaftlichen Gesichtspunkte betraf, beim SSAC an erster Stelle gestanden haben“, sagt Karsten Danzmann, Direktor des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik in Hannover und Sprecher von Lisa, dem Vorgänger von NGO. „Noch Mitte März schätzten die Esa-Verantwortlichen die technische Entwicklung von NGO, die Kosten, und die programmatischen Aspekte höchst zufriedenstellend ein. Trotzdem haben sich dann wohl die Bedenkenträger durchgesetzt. Das SSAC revidierte daraufhin seine eigene Empfehlung und hat schließlich die nach seiner Ansicht sicherste Mission empfohlen.“ Danzmann und seine Kollegen fanden im Abschlussdokument plötzlich eine Steigerung der von ihnen veranschlagten Kosten um 20 Prozent, so dass das NGO-Teleskop mit mehr als einer Milliarde Euro die teuerste der drei zur Auswahl stehenden Missionen war. Zudem sah man sich mit Bedenken konfrontiert, was die technische Realisierbarkeit der Mission in dem von der Esa vorgesehenen Zeitrahmen betraf. Dementsprechend wurde der Starttermin wohl nach hinten auf das Jahr 2025 verschoben. Das alles, so vermutet Danzmann, hat dazu geführt, dass NGO schließlich die schlechteste Ausgangsposition hatte.

Dreick im Formationsflug

Tatsächlich betritt man bei NGO wissenschaftliches und technisches Neuland. Es soll die Gravitationswellen nachweisen, deren Existenz Albert Einstein im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhersagte und damit Einblicke in kosmische Prozesse ermöglichen, die man mit herkömmlichen Teleskopen nicht erfassen kann. Drei baugleiche Sonden sollen im Formationsflug ein gleichseitiges Dreieck von einer Million Kilometer Seitenlänge bilden und dabei Abstandsänderungen infolge der Einwirkung von Gravitationswellen mit Laserstrahlen auf einige Billionstelmeter genau bestimmen. Das riesige Dreieck würde auf der Erdbahn um die Sonne kreisen.

Robuste Komponenten

Insbesondere das Teleskop und der Laser wurden von der Esa als Risiko eingestuft, was die Lebensdauer, Temperaturstabilität und die Betriebssicherheit unter Weltraumraumbedingungen betrifft. Danzmann ist sicher, dass die vorgesehenen Infrarotlaser die gestellten Anforderungen erfüllen werden. „Ein ähnliches Lasersystem, wie wir es nutzen wollen, wird auf dem Telekommunikationssatelliten EDRS verwendet, der demnächst ins Orbit gebracht wird.“

Vorbereitung für die nächste Runde

Wie es bei den Gravitationswellenforschung weitergeht, ist für Danzmann klar: „Wir werden in den kommenden Jahren die technischen Lücken schließen und uns auf den Start von Lisa-Pathfinder konzentrieren, der für 2014 mit einer Vega-Rakete geplant ist“, erklärt Danzmann. Lisa-Pathfinder ist ein Demonstrationsprojekt, mit dem man die Technik für NGO im kleinen Maßstab erproben und zeigen will, dass man die angestrebte Messgenauigkeit erreichen kann. Stationiert wird Lisa-Pathfinder im Lagrangepunkt 1, also dort, wo sich die Anziehungskräfte zwischen Erde und Sonne fast aufheben. „Wenn Lisa-Pathfinder erfolgreich geflogen ist, kann die Esa alle Risiko-Argumente ad acta legen“. Danzmann und seine Kollegen wollen sich 2015 ebenfalls für das Nachfolgeprogramm L2 der Esa für Großmissionen bewerben. Die drei Jahre Aufschub hätten für Danzmann sogar noch einen Vorteil, weil eventuell bis dahin die Nasa wieder mit im Boot ist. Die Forscher von Athena und NGO geben ihre Flaggschiffe längst nicht verloren, sondern bringen sie bereits in eine noch günstigere Ausgangsposition für eine mögliche neue Runde.