ESA sætter alt på et bræt ved at opsende to satellitter på en gang

Af Jens Ramskov, fredag 24. apr 2009 kl. 00:45

Planck er ikke alene i toppen af den store Ariane 5 raket, når der tændes for raketmotorerne ved rumcenteret i Kourou i Fransk Guyana. Oven over sig i den 59 meter høje raket har den 1,9 ton tunge og 4,2 meter høje satellit verdens hidtil største rumteleskop: Herschel.

Det 3,4 ton tunge teleskop har et hovedspejl, der måler 3,5 meter i diameter og derved klart overgår bl.a. Hubble-rumteleskopet, hvis spejl har en diameter på 2,4 meter. Samlet pris for de to satellitter er 12 milliarder kroner.

Når den europæiske rumorganisation ESA tør sætte alt på et bræt ved opsendelsen, sker det i forvisning om, at de seneste 29 opsendelser af Ariane 5 siden 2003 alle er forløbet planmæssigt.

Herschel og Planck separeres fra rakettens øverste modul efter ca. en halv time og rejser uafhængigt af hinanden mod samme endemål: Lagrangepunkt 2 for Sol-Jord-systemet: Et fiktivt punkt 1,5 million kilometer fra Jorden i retningen bort fra Solen. Rejsen tager et par måneder.

Det perfekte observationspunkt

L2 er et perfekt sted for satellitter, der skal observere rummet uden at være forstyrret af Solen og Jorden, og samtidigt hele tiden kunne være i enkel radiokontakt med Jorden. Herfra kan både Herschel og Planck let kommunikere med ESA's store antennestation i New Norcia i Australien.

Joseph-Louis Lagrange udregnede allerede i 1772, at der findes fem punkter, hvor effekten af Solens og Jordens tyngdefelter tilsammen har den egenskab, at et tredje objekt - som eksempelvis en lille satellit - vil kunne befinde sig i et af de fem punkter uden at ændre position i forhold til Solen og Jorden.

Det er enkelt at forstå, at et eller andet sted på en linje mellem Solen og Jorden vil de to modsatrettede tyngdefelter ophæve hinanden. Det sker i Lagrangepunkt 1, der ligger 1,5 millioner kilometer fra Jorden i retning mod Solen. Når der også findes et punkt på samme linje på den anden side af Jorden i samme afstand, forklares det lettest med, at en satellit, der befinder sig i en afstand længere ude end Jorden vil have en længere omløbstid omkring Solen, men det ekstra træk, som Jorden øver i satellitten i punktet L2, sørger for, at satellitten og Jorden får samme omløbstid.

Herschel og Planck skal dog ikke befinde sig i selve L2, men bevæge sig i baner omkring punktet - Herschel i en afstand af ca. 800.000 km og Planck cirka i den halve afstand.

Plancks forgænger til måling af den kosmiske baggrundsstråling, WMAP, befinder sig allerede ved L2, og samme sted vil også Hubble-rumteleskopets afløser James Webb-rumteleskopet blive placeret, når det opsendes omkring 2013.

Et kik gennem støvskyerne

I modsætning til Planck, hvis måleprogram er fastlagt i detaljer på forhånd, er en stor del af Herschels måletid sendt i udbud - efter samme forskrift som anvendes ved bl.a. Hubble- rumteleskopet og de store teleskoper på bjergtoppene i Chile.

I Danmark har forskerne ved Dark Cosmology Centre ved Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, lagt billet ind på sådanne målinger bl.a. for at studere fjerne galakser, hvis svage signaler kan opfanges med Herschels store teleskop. Men også ved andre observationer giver Herschel nye muligheder. Lektor Darach Watson forklarer:

»Med Herschel kan vi foretage observationer af stjernedannelse, som det ikke er muligt med andre teleskoper på Jorden eller i rummet«.

Det ultraviolette lys, som udsendes ved stjernedannelse, konverteres nemlig ved spredning af støvpartikler til infrarød stråling. Den kan af Herchel opfanges med tre forskellige instrumenter i området 50-670 mikrometer - en stor del af dette område har aldrig tidligere været observeret med rumteleskoper. Og derved kan man måle det, som finder sted i støvskyernes skjul. Et observationsprogram vil typisk have en varighed på flere timer og i visse tilfælde løbe op i 100 timer eller mere.

Satellittens levetid er ca. 3,5 år og begrænses af beholdningen af flydende helium, som skal køle instrumenterne ned til 0,3 kelvin.

Én raket - to satellitter
Herschel er opkaldt efter den tyskfødte, britiske komponist og astronom William Herschel (1738-1822), der er mest kendt for at have opdaget planeten Uranus i 1781. Når William Herschel har lagt navn til satellitten, der skal måle den infrarøde stråling, er det dog, fordi han 11. februar 1800 opdagede den infrarøde stråling ved at lade sollys passere gennem et prisme og måle en temperaturstigning lige uden for det røde lys. Teleskopet er placeret helt i toppen af Ariane 5 raketten (billedet til højre) ved opsendelsen fra Fransk Guyana i løbet af maj.

Planck er navngivet til ære for den tyske fysiker Max Planck (1858-1947) - grundlægger af kvantemekanikken via sin formulering af Plancks strålingslov for hulrumsstråling, som er den form for stråling, satellitten skal måle. Satelitten er placeret under Herschel ved opsendelsen.