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Forschungsmissionen im All

Im Jahr 2010 haben Kinder und Jugendliche aus aller Welt ihre Visionen von der Zukunft der bemannten Raumfahrt mit uns geteilt. Viele von ihnen sagten uns, dass die natürliche Neugier des Menschen ein Hauptgrund dafür sei, warum die Raumfahrt so wichtig ist. Und tatsächlich hat dieses Grundbedürfnis nach Wissen uns Menschen seit Urzeiten dazu getrieben, den Blick in den Himmel zu richten und mit großem Staunen das Weltall von der Erde aus zu erkunden.    

 

In jüngerer Zeit, seit etwa fünfzig Jahren, können wir nun auch erfolgreich Raumfahrzeuge ins All befördern. Innerhalb unseres Sonnensystems haben Robotersonden unsere Sonne, die Planeten und Monde in der näheren Umgebung der Erde und in weiter Entfernung erkundet. Andere Missionen hatten das Ziel, Wissen über Asteroiden und Kometen zu sammeln. Während der Apollo-Raumfahrtprogramme sind wir auf den Mond geflogen und haben es geschafft, dass Menschen tatsächlich die Mondoberfläche betraten und diese aus erster Hand untersuchen konnten. Inzwischen wurden bei Robotermissionen Rover-Sondierungsfahrzeuge direkt auf dem Mars abgesetzt, damit wir seine Oberfläche und Atmosphäre ferngesteuert studieren können. Gleichzeitig wurde mit der Mir, dem Space Shuttle und der Internationalen Raumstation ISS daran geforscht, wie der Mensch im Weltraum leben und arbeiten kann. Es konnten grundlegende Daten darüber gesammelt werden, wie der menschliche Körper auf die geringe Schwerkraft und ein Leben außerhalb der schützenden Erdatmosphäre reagiert. Ganz gleich, ob es sich dabei um Forschung direkt am Menschen bei bemannten Raumfahrtmissionen oder um ferngesteuerte mit Roboter-Sonden handelt, all diese Untersuchungen verlangen die Mitarbeit vieler tausend Menschen und tragen zur erfolgreichen Erforschung des Alls durch uns Menschen bei. Weitere Forschungsaktivitäten, bemannt und unbemannt, werden auch in Zukunft unser Wissen über das Sonnensystem erweitern und es möglich machen, dass Menschen auf anderen Planeten leben.

 

Das Universum ist allerdings riesengroß und es gibt noch jede Menge offener Fragen. Unsere Sonne ist nur einer von den ca. 200 bis 400 Milliarden Sternen der Milchstraße und die Milchstraße ist nur eine von Hunderten von Milliarden Galaxien im sichtbaren Universum. Erst kürzlich haben zwei Roboter-Raumsonden, Voyager 1 und 2, damit begonnen, die Grenzen unseres Sonnensystems zu überschreiten und in den interstellaren Raum vorzudringen. Vergleichsweise nah an der Erde befindet sich das Weltraumteleskop Hubble, das seit über zehn Jahren von seiner Umlaufbahn oberhalb der Erdatmosphäre Bilder von weit entfernten Objekten im Universum zu uns überträgt. Diese Bilder haben unsere Annahmen über das Alter des Universums revolutioniert und wir sind dabei auf Kräfte gestoßen, die uns vollkommen neu waren und die wir immer noch nicht vollständig verstehen, zum Beispiel dunkle Energie und dunkle Materie. In ein paar Jahren wird ein neues, noch leistungsfähigeres Teleskop tiefer in den Weltraum gebracht, mit dem wir dann noch ältere und weiter entfernt liegende Sterne und Galaxien beobachten können.

 

Die Möglichkeiten der Weltraumforschung nehmen ständig zu. Bisher haben nur wenige nationale Weltraumorganisationen Missionen durchgeführt, doch immer mehr Länder betreiben zunehmend aktiv Weltraumforschung und entwickeln ihre eigenen, unabhängigen Raumfahrtprogramme oder schließen sich mit anderen Weltraumorganisationen für gemeinsame Projekte zusammen. Seit etwa zehn Jahren entstehen auch immer mehr private Raumfahrtunternehmen, die eine wichtige Rolle in Raumfahrtsystemen und -erkundungen spielen. Die wachsenden Aktivitäten dieser Organisationen zeigen auch, dass die Erforschung des Alls immer breiter gefächert wird und sich das Potenzial für den Zustrom neuer Ideen erhöht, während sich immer mehr Menschen, auch Schüler, ganz direkt in der Weltraumwissenschaft engagieren und vielleicht eines Tages selbst ins All reisen.

Weltraumforschung und Raumfahrttechnik

Weltraummissionen der Vergangenheit, der Gegenwart und solche, von denen wir bisher nur träumen, verlangen viel menschliche Vorstellungskraft, Einfallsreichtum und Ausdauer, damit die entsprechenden Technologien geschaffen und Experimente gestaltet werden können, die zum Fortschritt in der Weltraumforschung führen. Schlüsseltechnologien der Raumforschung können mehr oder weniger umfangreich sein; das reicht von Vehikeln, die Ausrüstung, Roboter und Menschen transportieren und schützen, bis zu Nanotechnologien und Pharmaka. Robotische Raumfahrzeuge, Lander und Rover beispielsweise, können so konstruiert werden, dass sie extreme Bedingungen – Hitze und Kälte, Vakuum und Strahlen – von einem Ausmaß aushalten, das für Menschen tödlich ist. Diese Roboter sammeln auf ihren Missionen große Datenmengen, indem sie wissenschaftliche Instrumente benutzen, mit denen sie ihre Umwelt ähnlich „erfühlen“ wie menschliche Forscher es über ihre Sinne tun – durch Sehen, Hören, Riechen usw. –, damit sie etwas über den Ort ihrer Forschungstätigkeit erfahren. Diese Instrumente enthalten üblicherweise Kameras (um die Oberflächen und Atmosphären von Planeten zu fotografieren), Spektrometer (für präzise Messungen der Farbe oder Wellenlänge von Licht, um auch aus Distanz die Elemente, Chemikalien und Mineralien bestimmen zu können, aus denen die Atmosphären und Oberflächen bestehen) und elektromagnetische Gravitationswellendetektoren (um die äußere Atmosphäre und das Magnetfeld eines Planeten zu kartografieren).

 

Und weil menschliche Forscher immer noch am allerbesten auf Unerwartetes reagieren (besonders, wenn etwas schief läuft!), bei komplexen Experimenten Prioritäten setzen und verschiedene Handlungsmöglichkeiten ausloten können und weil sie von Entdeckerfreude und Leidenschaft getrieben sind, haben wir auch technische Geräte entwickelt, die unsere Experimente auf bemannten Weltraumexpeditionen unterstützen. Zum Beispiel werden an Bord der ISS verschiedene Geräte, etwa Klimakammern, Zentrifugen, Mikroskope, Bildgeräte und Detektoren von den Astronauten und Kosmonauten zur Durchführung von Experimenten verwendet. Weitere Hochtechnologie umfasst Weltraumanzüge, Roboter-Assistenten und Telekommunikation. Gemeinsame Forschungstätigkeiten von Menschen und Robotern führen zu einer Ausweitung unseres Wissens über den kosmischen Raum, über die Grundlagen der Materie ohne den störenden Einfluss der Erdanziehungskraft und über die Auswirkungen des Weltraums auf den Organismus des Menschen und anderer Lebewesen. Je mehr wir forschen, umso deutlicher wird uns allerdings auch, wie viel wir noch nicht wissen. Aber während Forschung und Technologie voranschreiten, entwickeln sich auch unser Verständnis und unsere Fähigkeiten weiter, die Weltraumforschung und -erkundung voranzutreiben.

 

Der menschliche Körper verändert sich im All, und die bemannte Raumfahrt bietet die Möglichkeit, diese Veränderungen wissenschaftlich zu untersuchen und Technologien zu entwickeln, die als Gegenmaßnahmen eingesetzt werden können. Wenn man den Bedingungen im Weltall ausgesetzt ist, verändern sich das sensomotorische sowie das Herz-Kreislauf-System; der Bewegungsapparat und das Immunsystem werden geschwächt. Stress im Zusammenhang mit der großen Distanz von der Erde, veränderte biologische Rhythmen, ein straffer Arbeitsplan, die beengten räumlichen Verhältnisse und die geringe Anzahl der Personen, mit denen man im All tagtäglich zu tun hat, können Fehler und Verhaltensveränderungen bei den betroffenen Personen bewirken. Um diese Probleme zu minimieren, gibt es in Raumfahrzeugen bereits viele Gegenmaßnahmen, zum Beispiel medizinische Ausrüstung, Strahlenschutz für Fahrzeuge, Lebenserhaltungssysteme, Fitnessgeräte und sorgfältig durchstrukturierte Ablaufpläne für jeden Tag. Es muss jedoch noch weitere wissenschaftliche Forschung betrieben und Technologien für Gegenmaßnahmen entwickelt werden, damit Menschen noch tiefer in unser Sonnensystem und über dessen Grenzen hinaus vordringen können.

 

Durch Technologie und wissenschaftliche Methoden können wir viel über das Universum herausfinden, ohne die Erde zu verlassen. Wir können beispielsweise Objekte im All mit gewöhnlichen Licht- und Funkwellenteleskopen oder Erd-basierten Radaranlagen studieren. Wir können Meteoriten – also Gesteinsbrocken, die aus dem All auf die Erde gefallen sind – auf der Erde sehr viel genauer studieren als an Bord eines Raumfahrzeugs. Falltürme und Flugzeuge, die steil aufsteigen und hinabstürzen können wie in einer Achterbahn, ermöglichen Untersuchungen zur Schwerelosigkeit. Es existieren auch wichtige Weltraum-Analoga zur Durchführung von Weltraumexperimenten auf der Erde, zum Beispiel speziell dafür ausgerüstete Forschungseinrichtungen wie auch extreme oder abgeschiedene Gegenden auf dem Meeresboden, in der Nähe des Südpols oder mitten in heißen und trockenen Wüsten.

 

Durch Technologie gelingt es uns Menschen, unser Sonnensystem und den Weltraum jenseits unseres Sonnensystems sowohl von der Erde aus als auch direkt im All zu erforschen. Wissenschaftliche Experimente helfen uns, zahlreiche Fragen über das Universum zu beantworten, die unsere Fantasie seit Jahrtausenden beflügeln. Und nun bitten wir Euch, Eure Visionen mit uns zu teilen und uns über die Zukunft zu erzählen, die Ihr Euch vorstellt: „Wie wird der Mensch Wissenschaft und Technologie nutzen, um den Weltraum zu erkunden und welche Rätsel werden wir lösen?“