Sonntag, 25. Juni 2017 - 08:30 Uhr

Raumfahrt - ESA greift PLATO Exoplaneten-Mission auf



A space-based observatory to search for planets orbiting alien stars has been selected today as ESA’s third medium-class science mission. It is planned for launch by 2024.
The PLATO – Planetary Transits and Oscillations of stars – mission was selected by ESA’s Science Programme Committee for implementation as part of its Cosmic Vision 2015–25 Programme.
The mission will address two key themes of Cosmic Vision: what are the conditions for planet formation and the emergence of life, and how does the Solar System work?
PLATO will monitor relatively nearby stars, searching for tiny, regular dips in brightness as their planets transit in front of them, temporarily blocking out a small fraction of the starlight.
By using 34 separate small telescopes and cameras, PLATO will search for planets around up to a million stars spread over half of the sky.
It will also investigate seismic activity in the stars, enabling a precise characterisation of the host sun of each planet discovered, including its mass, radius and age.
When coupled with ground-based radial velocity observations, PLATO’s measurements will allow a planet’s mass and radius to be calculated, and therefore its density, providing an indication of its composition.
The mission will identify and study thousands of exoplanetary systems, with an emphasis on discovering and characterising Earth-sized planets and super-Earths in the habitable zone of their parent star – the distance from the star where liquid surface water could exist.
“PLATO, with its unique ability to hunt for Sun–Earth analogue systems, will build on the expertise accumulated with a number of European missions, including CoRot and Cheops,” says Alvaro Giménez, ESA’s Director of Science and Robotic Exploration.
“Its discoveries will help to place our own Solar System’s architecture in the context of other planetary systems.
“All M3 mission candidates presented excellent opportunities for answering the major scientific questions that define our Cosmic Vision programme.”
The four other mission concepts competing for the M3 launch opportunity were: EChO (the Exoplanet CHaracterisation Observatory), LOFT (the Large Observatory For x-ray Timing), MarcoPolo-R (to collect and return a sample from a near-Earth asteroid) and STE-Quest (Space-Time Explorer and QUantum Equivalence principle Space Test).
PLATO joins Solar Orbiter and Euclid, which were chosen in 2011 as ESA’s first M-class missions. Solar Orbiter will be launched in 2017 to study the Sun and solar wind from a distance of less than 50 million km, while Euclid, to be launched in 2020, will focus on dark energy, dark matter and the structure of the Universe.
PLATO will be launched on a Soyuz rocket from Europe’s Spaceport in Kourou by 2024 for an initial six-year mission. It will operate from L2, a virtual point in space 1.5 million km beyond Earth as seen from the Sun.
Data from ESA’s recently launched Gaia mission will help PLATO to provide precise characteristics of thousands of exoplanet systems. These systems will provide natural targets for detailed follow-up observations by future large ground- and space-based observatories.
Quelle: ESA

A telescope to find rocky worlds around other stars has been selected for launch by the European Space Agency's (Esa) Science Policy Committee.
Known as Plato, the mission should launch on a Soyuz rocket in 2024.
The observatory concept was chosen following several years of assessment in competition with other ideas.
It is expected to cost Esa just over 600 million euros, although hardware contributions from member states will take this closer to a billion (£800m).
Astronomers have so far found over 1,000 planets beyond our Solar System, but none as yet has been shown to be truly Earth-like in terms of its size and distance from a Sun similar to our own.
The PLAnetary Transits and Oscillations of stars mission will look to change that.
It will be tuned specifically to seek out rocky worlds orbiting in the "habitable zone" - the region around a star where water can keep a liquid state.
"Plato will be our first attempt to find nearby habitable planets around Sun-like stars that we can actually examine in sufficient detail to look for life," said Dr Don Pollacco, the University of Warwick researcher who leads the Plato Science Consortium.
"Nearly all the small transiting planets discovered so far have been beyond our technology to characterise. Plato will be a game-changer, allowing many Earth-like planets to be detected and confirmed and their atmospheres examined for signs of life.
"Plato planets will allow us to develop and test theories of planet evolution, understanding the type of small planets in the Universe and the real frequency of Earth-like planets," he told BBC News.
Plato is not really one telescope but rather a suite of 34 telescopes mounted on a single satellite.
The intention is for this array to sweep about half the sky, to investigate some of its brightest and nearest stars.
The observatory will monitor these stars for the tell-tale tiny dips in light that occur when planets move across their faces.
An important part of this investigation will be to perform an intricate study of the host stars themselves, using their pulsations to probe their structure and properties.
Such observations, referred to as asteroseismology, would provide key, complementary information for the proper characterisation of the rocky worlds.
The mission will be led by Dr Heike Rauer at DLR, the German space agency.
The key British hardware contribution will be the camera system that sits behind the telescope suite.
This will incorporate 136 charge-coupled devices (CCDs) produced by the e2v company in Chelmsford, Essex. Just under a metre square and having 2.5 billion pixels, the CCD system will be the biggest ever flown in space.
It seems certain also that the British arm of Airbus Defence and Space (formerly Astrium) will endeavour to lead the construction of the satellite.
Plato should prove to be a good fit with other next-generation astronomical facilities.
These will include the ground-based European Extremely Large Telescope (E-ELT), which will have a primary mirror some 39m in diameter. To be built in Chile, this giant should be operating by 2024, and will have the power to investigate the atmospheres of the Plato's newly discovered planets.
Plato is the third medium-class launch opportunity to be offered under Esa's so-called Cosmic Vision programme, which defines the organisation's space science priorities.
The first two to be selected were Solar Orbiter, a space telescope to study the Sun, to launch in 2017; and Euclid, a telescope to investigate "dark energy", to fly in 2020.
Esa will now refine the final design of Plato and select the industrial prime contractor.
In addition, the agency's national member states must also agree any contributions they wish to make over and above their mandatory commitments.
Once all this is done, the mission will be formally "adopted" - legal-speak for "final go-ahead". This should happen within the next two years.
The unanimous selection of Plato by the SPC on Wednesday will be immensely pleasing to the team behind the Eddington space telescope - an Esa mission to find distant planets and do asteroseismology that was cancelled due to budget woes in the early 2000s.
Quelle: BBC
Update: 28.02.2014
Wir wissen noch zu wenig über Exoplaneten
Willy Benz, Direktor des Physikalischen Instituts der Universität Bern

Mit der Entscheidung für PLATO setzt die ESA auf eine weitere Mission zur Erforschung der Planeten ferner Sonnen. Willy Benz von der Universität Bern erklärt, was die Experten sich von den neuen Exoplaneten-Satelliten erhoffen.

Herr Benz, fast täglich melden die Medien neue Erkenntnisse über die Exoplaneten. Nun hat die ESA mit der Entscheidung für PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) binnen kurzer Zeit die zweite Mission zu dieser Thematik aus der Taufe gehoben. Wieso diese geballte Anstrengung, um ferne Planeten zu untersuchen?

Wir wissen noch viel zu wenig über diese extrasolaren Planeten. Zwar wurden in den vergangenen zwei Jahrzehnten 1077 von ihnen gefunden, hinzu kommen einige Tausend Kandidaten, die noch bestätigt werden müssen. Das ist zweifellos ein großer Gewinn, verglichen mit der Zeit vor der ersten Entdeckung, also vor 1995. Wir verdanken dies sowohl Beobachtungen vom Boden aus, als auch Weltraum-gestützten Observatorien wie COROT oder Kepler. Doch trotz dieser beeindruckenden Zahlen: Unsere Kenntnisse zur physischen Natur dieser faszinierenden Planeten sind gering. Mit den neuen Missionen wollen wir sie näher kennen lernen.


Nehmen Sie die Mission CHEOPS, das steht für CHaracterizing ExOPlanet Satellite. Es ist ein kleiner Satellit, er wiegt nur 250 Kilogramm. Ab dem Jahresende 2017 wird er bis zu 800 Kilometer hoch um die Erde kreisen und dort für dreieinhalb Jahre gezielt bereits bekannte Planeten und Planeten-Kandidaten von etwa 700 vergleichsweise hellen Sternen ins Visier nehmen.

Dazu ist ein Fernrohr mit 33 Zentimetern Öffnung an Bord. Es späht nach kurzen Verdunklungen, die sich ergeben, wenn der Exoplanet vor seinen Heimatstern tritt und ein wenig von dessen Licht verdeckt. Mit solchen Transits können wir den Durchmesser der Exoplaneten bestimmen. Weitere Informationen kommen von irdischen Sternwarten: Dort misst man mittels der Radialgeschwindigkeitsmethode auch ihre Masse. Diese Methode nutzt den Rütteleffekt, den ein Exoplanet mit seiner Schwerkraft bei seinem Heimatstern bewirkt.

Durchmesser und Masse zusammen liefern uns schließlich die mittlere Dichte der Exoplaneten. Das ist ein wichtiger Wert für ihrer Charakterisierung, denn er zeigt an, ob der Planet aus Gestein, Eis oder Gas besteht und wie seine Atmosphäre beschaffen ist. Ohne diese Informationen sind kaum Aussagen über die potentielle Lebensfreundlichkeit eines Planeten möglich. Allerdings sind die meisten Sterne, bei denen COROT und Kepler Planeten fanden, für präzise Messungen der Radialgeschwindigkeiten zu dunkel.

Das ist der Grund, warum es bei den interessanten Exoplaneten mit kleinen Massen nur wenige gibt, deren Dichte bekannt ist. Weil wir uns bei CHEOPS und PLATO auf relativ helle Sterne konzentrieren, können wir einen Schritt weiter gehen.


Alfa Centauri ist extrem hell, der vierthellste Stern am gesamten Himmel. Mit CHEOPS nehmen wir uns typischerweise Sterne vor, die gerade noch mit bloßem Auge erkennbar oder sogar noch etwas dunkler sind – dafür sind die Sensoren ausgelegt. Deshalb erschwert die starke Strahlkraft von Alfa Centauri die Beobachtung von dessen Planeten. Wir werden uns trotzdem bemühen, auch wenn es schwierig wird. 


PLATO ist nicht nur von seiner Masse her gewichtiger als CHEOPS. Als 'M-Klasse-Mission', also als mittel-großes ESA-Projekt, ist es auch finanziell deutlich umfangreicherer, und wissenschaftlich viel anspruchsvoller. Spätestens ab 2024 werden die Beobachtungen damit beginnen. Der Satellit hat 34 kleine Fernrohre, die jeweils mit einer Weitwinkeloptik die helleren Sterne auf einem relativ großen Himmelsausschnitt im Auge behalten, ebenfalls mit der Transit-Methode.

Geleitet wird die Mission von Heike Rauer vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Berlin. PLATO wird, anders als CHEOPS, nicht bereits bekannte Exoplaneten charakterisieren, sondern Tausende heute noch unbekannte Exemplare entdecken und untersuchen.

Beiden europäischen Missionen ist gemeinsam, dass sie für Planeten maßgeschneidert sind, die erdähnliche Durchmesser haben. Insbesondere PLATO ist für Planeten mit längeren Umlaufzeiten um ihre jeweiligen Zentralsterne zuständig, vergleichbar unserer Erde. 


Gedanklich sind wir schon einen Schritt weiter: Die übernächste Generation von Teleskopen wird es ermöglichen, mittels Spektralanalysen die Erforschung der Exoplaneten enorm zu beflügeln. Dann werden wir viel mehr über deren chemische Zusammensetzung, das Klima und die Lebensbedingungen für mögliche Organismen dort erfahren. CHEOPS und PLATO haben die Aufgabe, die Himmelsobjekte zu finden, die wir dann eingehend studieren werden.

Quelle: ESA



Update: 11.07.2014



Künstlerische Impressionen von einem Planeten, der an einem Stern vorbeizieht


Die erste kleine Mission der ESA im Rahmen des Wissenschaftsprogramms ist bereit für die Bauphase. Die Implementationsphase hat begonnen, der Satellit wechselte demnach in weniger als 18 Monaten von der Auswahl- in die Umsetzungsphase.

Dank dieser raschen Fortschritte hat CHaracterising ExOPlanet Satellite (CHEOPS) gute Aussichten, wie geplant im Dezember 2017 startklar zu sein.
CHEOPS ist die erste einer möglichen Reihe kleiner Missionen, die im Rahmen des Wissenschaftsprogramms der ESA entwickelt werden sollen. Es handelt sich dabei um sehr fokussierte Missionen mit kurzer Gesamtdauer als Ergänzung der mittleren und großen Missionen des Wissenschaftsprogramms.
Ziel von CHEOPS werden nahe gelegene helle Sterne sein, von denen man weiß, dass sie von Exoplaneten umkreist werden. Die Mission soll neue Erkenntnisse über die Eigenschaften solcher Planeten liefern.
Mithilfe der Doppler-Verschiebung lassen sich Planeten finden
Mithilfe der Doppler-Verschiebung lassen sich Planeten finden, indem kleine periodische Schwankungen (wobbles) des zentralen Sterns aufgespürt werden. CHEOPS soll nun ergänzende Daten liefern, indem der Satellit die Muttersterne auf Transite überwacht: die kurze Verdunkelung des Sternenlichts durch die Silhouette des Planeten, während er auf seiner Umlaufbahn unsere Sichtlinie kreuzt.
Mit diesen Informationen lässt sich der Radius von Planeten bestimmen. Zusammen mit den aus der bodengestützten Doppler-Suche bekannten Daten zur Masse können Astronomen dann die Dichte des Planeten schätzen und so felsige Planeten von Gasgiganten oder anderen Planetenarten abgrenzen. Die Messempfindlichkeit von CHEOPS reicht von Planeten, die mehrere Male so groß wie die Erde sind, bis hin zu solchen von der Größe des Neptuns.
Die ESA wählte CHEOPS im Jahr 2012 aus 26 Vorschlägen aus, die auf die Ankündigung des Programms der kleinen Missionen hin eingereicht wurden. Offiziell in das Wissenschaftsprogramm aufgenommen wurde die Mission im Februar dieses Jahres. Die ESA hat sich dafür eine Kostenobergrenze von 50 Millionen Euro gesetzt; durchgeführt wird das Programm in Zusammenarbeit mit dem Swiss Space Office (SSO), einer Abteilung des Schweizer Staatssekretariats für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) und der Universität Bern. Die Organisationen aus der Schweiz leiten das Konsortiums von 11 an der Mission beteiligten und im CHEOPS-Wissenschaftsteam vertretenen ESA-Mitgliedsstaaten. Gebaut wird der Satellit vonAirbus Defence and Space in Spanien.
CHEOPS ist ein einzigartiges Hochpräzisions-Observatorium
„Aufgrund der mit diesen kleinen Missionen verbundenen Kosten- und Zeitzwänge müssen sämtliche Bauteile und Systeme der Plattform vorgefertigt und erfolgreich auf den Weltraumeinsatz getestet sein. Einzige Neuentwicklung ist das wissenschaftliche Instrument, das bestimmte Anforderungen erfüllen muss, aber selbst dieses beruht auf verfügbaren Technologien“, erklärt Nicola Rando, Leiter der Definitionsphase für CHEOPS bei der ESA.
Zuständiger Projektleiter für das wissenschaftliche Instrument ist Professor Willy Benz von der Universität in Bern, der auch beim ursprünglichen Missionsvorschlag federführend war.
Frontansicht von CHEOPS
„CHEOPS ist ein einzigartiges Hochpräzisions-Observatorium, das auf nahezu jeden Punkt des Himmels gerichtet werden kann. Mit seiner Hilfe werden wir helle Sterne, von denen bereits bekannt ist, dass sie von Planeten umkreist werden, auf Transite untersuchen“, erläutert Benz. „CHEOPS weiß genau, wo und wann hingeschaut werden muss, und ist damit das effizienteste Instrument zur Entdeckung flacher Transite. Dank ihm werden wir bei wesentlich mehr Exoplaneten sowohl Masse als auch Radius kennen, was uns neue Erkenntnisse und Beschränkungen für Entstehungsmodelle liefern wird. Außerdem wird er die bestmöglichen Zielobjekte für spektroskopische Studien der nächsten Generation boden- und weltraumgestützter Instrumente liefern.“
Die für CHEOPS eingesetzte Technologie muss zwar bereits vorhanden sein, die Art der Missionsentwicklung stellt jedoch für die ESA eine vollkommen neue Arbeitsweise dar.
„CHEOPS zeigt eine besondere Anpassungsfähigkeit der ESA und ihrer Mitgliedsstaaten bei der Umsetzung von Missionen“, sagt Frédéric Safa, Leiter des ESA-Büros für zukünftige Missionen, das die Umsetzung von CHEOPS durchführt. „Dank der effizienten Zusammenarbeit zwischen Industrie, Instrumentenkonsortium und ESA-Teams konnte der ehrgeizige Zeitplan bisher eingehalten werden.“
Universität Bern leitet das wissenschaftliche Instrument
Die ESA übernimmt die Missionsarchitektur für CHEOPS, ist zuständig für Entwicklung und Start des Satelliten sowie für die Schnittstelle zu Wissenschaftlern während des wissenschaftlichen Betriebs in der Umlaufbahn.
„Der Beitrag der Mitgliedsstaaten zur Mission ist im Verhältnis erheblich größer als bei mittleren und großen Missionen, und um bei dieser kleinen Mission die Programmziele zu erfüllen, musste eigens ein Ansatz zur Beschaffung von Industrieerzeugnissen entwickelt werden, bei dem die insgesamt wissenschaftliche Prägung der Mission erhalten bleibt. Das gute Verhältnis zwischen der ESA und den Schweizer Teams ermöglichte, wenn nötig, rasche Entscheidungen und war definitiv sehr wichtig“, so Safa.
CHEOPS wird höchstwahrscheinlich Ende 2017 durch eine Sojus- oder Vega-Trägerrakete von Kourou aus ins All gebracht werden. 
CHEOPS ist eine Mission der ESA, die in Zusammenarbeit mit der Schweiz umgesetzt wird, und zwar über das Swiss Space Office (SSO), einer Abteilung des Staatssekretariats für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI). Die Universität Bern leitet das Konsortiums von 11 an der Mission beteiligten und im CHEOPS-Wissenschaftsteam vertretenen ESA-Mitgliedsstaaten.
Auch das wissenschaftliche Instrument steht unter der Leitung der Universität Bern, mit bedeutender Beteiligung Italiens, Deutschlands, Österreichs und Belgiens. Weitere Beiträge zum wissenschaftlichen Instrument in Form technischer Ausrüstung oder zum wissenschaftlichen Betrieb und der Nutzung kommen aus Großbritannien, Frankreich, Ungarn, Portugal und Schweden. Das Betriebszentrum der Mission steht unter spanischer Verantwortung, das Forschungszentrum befindet sich dagegen an der Universität Genf in der Schweiz.
Hauptauftragnehmer für CHEOPS ist Airbus Defence and Space, Spanien.
Quelle: ESA
Update: 25.06.2017

Auf der Suche nach einer zweiten Erde: Grünes Licht für PLATO-Mission

Die Exoplaneten-Mission der ESA kann mit der technischen Umsetzung beginnen. Der Start ist für 2026 geplant. 

Die Weltraummission PLATO, die mit Methoden der Asteroseismologie die Eigenschaften von Exoplaneten bestimmen wird, hat einen wichtigen Meilenstein erreicht: Nach einer dreijährigen Planungsphase hat die Europäische Weltraumorganisation (ESA) heute beschlossen, dass nun die technische Umsetzung des Projektes beginnen kann. 2014 hatte die ESA die Mission offiziell ausgewählt; der Start ist für Ende 2026 vorgesehen. In seiner mindestens vierjährigen Lebenszeit wird PLATO mehrere hunderttausend Sterne nach Planeten absuchen, die um sie kreisen. Von vielen Tausenden dieser Planeten und Sterne sollen Radien, Massen und Alter genau bestimmt werden. Das Ziel ist es, bewohnbare Welten und sogar „Zwillinge der Erde“ zu finden. In enger Zusammenarbeit mit vielen europäischen Partnern spielt Deutschland eine wichtige Rolle bei der Mission: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin leitet die Gesamtmission, das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen die Verarbeitung der Beobachtungsdaten im PLATO Data Center. 

Künstlerische Darstellung einer der faszinierenden Welten, die PLATO entdecken wird. Darunter werden erdähnliche Planeten sein, die um sonnenähnliche Sterne kreisen und möglicherweise die nötigen Voraussetzungen für Leben bieten.<br /><br />

Mehrere Tausende von Exoplaneten, die entfernte Sterne umkreisen, sind bisher bekannt. Viele von ihnen wurden von den Raummissionen Kepler und CoRoT entdeckt. Allerdings sind diese Welten so weit weg und ihre Zentralsterne so lichtschwach, dass sie sich nicht im Detail charakterisieren lassen. PLATO wird die erste Exoplaneten-Mission sein, die vergleichsweise nahe, erdähnliche Planeten entdecken und beschreiben kann.

Da PLATO in seiner mindestens vierjährigen Missionsdauer einen großen Ausschnitt des Himmels vermessen wird, kann die Mission die ganze Vielfalt der Sterne und Planetensysteme in unserer galaktischen Nachbarschaft studieren. „Mit der Beobachtung stellarer Vibrationen wird PLATO erstmals diese Sterne und ihre Planeten in Bezug auf Masse, Radius und Alter vollständig charakterisieren", sagt Prof. Dr. Laurent Gizon, Geschäftsführender Direktor des MPS und Leiter des PLATO Data Centers. „Dies wird unser Wissen über die Evolution von Exoplaneten und ihrer Zentralsterne revolutionieren“, fügt er hinzu. Das spannendste Ziel der Mission ist es, einen Erdzwilling zu finden.

„Wir freuen uns sehr, dass PLATO nun diesen nächsten Meilenstein erreicht hat und in die nächste entscheidende Phase eintritt", so Gizon. In den vergangenen drei Jahren seit der Auswahl der Mission haben Wissenschaftler der ESA, des DLR (Berlin), des MPS und anderer europäischer Partnerinstitutionen die technischen und programmatischen Details der Mission festgelegt. Mit der heutigen Entscheidung kann die Umsetzung – die technische Implementierung und der Bau der Raumsonde und seiner Instrumente ? beginnen. Parallel dazu wird die Software zur Analyse der Beobachtungen am PLATO Data Center entwickelt.

Die Instrumentierung von PLATO besteht hauptsächlich aus 26 Teleskopen. Dadurch ist es möglich, eine sehr große Fläche des Himmels zu überblicken. PLATO misst, wie die Helligkeit eines Sterns abnimmt, wenn ein Planet an ihm vorüberzieht, so genannte Transite. Um möglichst zwei solcher Transite ein und desselben Exoplaneten zu dokumentieren, blickt die Raumsonde bis zu zwei Jahre auf denselben Himmelsausschnitt. „Mit diesem Konzept und der hohen Empfindlichkeit des Instruments werden wir Gesteinsplaneten um sonnenähnliche Sterne finden und hochgenau charakterisieren können“, versichert Missionsleiterin Prof. Dr. Heike Rauer vom DLR.

Das PLATO-Team am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.
Das PLATO-Team am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

Die Beobachtungsdaten werden am PLATO Data Center verarbeitet, das aus mehreren Einheiten in ganz Europa und einer zentralen Datenbank am MPS in Göttingen besteht. Die MPS-Wissenschaftler rechnen damit, am Ende der Mission mehrere Petabyte an wissenschaftlichen Daten zu verwalten. Mit Unterstützung der Deutschen Raumfahrtagentur (DLR Raumfahrt-Agentur in Bonn) beginnt das PLATO Data Center nun, Software zu entwickeln, mit der sich die wissenschaftlichen Daten aufbereiten und weiterverarbeiten lassen. 


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