Der Satellit Cheops
© Universität Bern / ESA
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Exoplaneten sind eines der wichtigsten Themen in der Astronomie und finden sehr viel Beachtung unter den Forschern. Die Europäische Raumfahrtbehörde ESA hat nun den Bau von Cheops, dem "Characterising Exoplanets Satellite" beschlossen, der im Jahr 2017 starten soll. Er dient dazu, bei relativ nahen und hellen Sternen, von denen bekannt ist, dass sie Exoplaneten besitzen, deren Eigenschaften noch genauer zu bestimmen. Dafür beobachtet Cheops, ungestört von der irdischen Atmosphäre, mit einem Teleskop den jeweiligen Stern und misst dessen Helligkeit mit großer Präzision und hoher zeitlicher Auflösung. Die Forscher halten dabei Ausschau nach geringfügigen periodischen Helligkeitsabschwächungen, die durch einen Transit eines oder mehrerer Exoplaneten verursacht werden.

Aus den Messdaten solcher Transits können die Forscher den Durchmesser des Planeten mit hoher Genauigkeit ermitteln. Ist von diesem auch noch die Masse bekannt, so lässt sich die mittlere Dichte des Himmelskörpers bestimmen. Dies wiederum erlaubt Rückschlüsse über die Art und den inneren Aufbau des Exoplaneten. So lässt sich beispielsweise feststellen, ob es sich um einen Gesteinsplaneten ähnlich der Erde oder um einen Gasriesen vergleichbar mit Jupiter handelt. Cheops soll vor allem nach Exoplaneten Ausschau halten, die in Masse und Größe unserer Erde nahekommen. Daraus erhoffen sich die Forscher Erkenntnisse über die Verbreitung und die Eigenschaften felsiger Planeten in unserer näheren kosmischen Umgebung. Derzeit sind insgesamt 843 Exoplaneten bekannt und weitere rund 2300 Kandidaten, die mit dem Weltraumteleskop Kepler entdeckt wurden, harren noch ihrer Bestätigung.

Cheops wird seine Untersuchungen auf einer niedrigen Erdumlaufbahn in 800 Kilometer Höhe durchführen. Er wird dazu in einen so genannten sonnensynchronen Orbit gebracht, der stark gegen den Erdäquator geneigt ist. So erhalten die Solarzellen zur Versorgung mit elektrischem Strom praktisch rund um die Uhr Sonnenlicht. Der Satellit ist auf eine Betriebsdauer von dreieinhalb Jahren ausgelegt.

Das Hauptinstrument ist ein Spiegelteleskop vom Typ Ritchey-Chretien mit einem Hauptspiegeldurchmesser von 33,5 Zentimetern. Als Detektor dient ein CCD. Für die Messungen wird das Teleskop absichtlich unscharf eingestellt, so dass sich das Licht des Sterns auf einer größeren Fläche des CCD-Chips verteilt, was die Messgenaugigkeit deutlich erhöht. Eine durchschnittliche Beobachtung wird etwa zehn Stunden dauern, maximal soll ein Stern bis zu sechs Tagen in Folge beobachtet werden. Für die Messungen muss der Satellit mit einer Genauigkeit von acht Bogensekunden auf sein Ziel ausgerichtet werden. Geleitet wird das Projekt von Willy Benz von der Universität Bern.

Cheops ist der erste Satellit der neuen Klasse von "kleinen Missionen" (englisch: S-Class Missions), die mit einem eng begrenzten Budget im Rahmen des ESA Science Programme durchgeführt werden sollen. Um die Kosten niedrig zu halten, widmet sich jede Mission einem eng begrenzten Forschungsfeld. Der Budgetrahmen einer solchen S-Class-Mission beträgt 150 Millionen Euro, wobei die ESA aus ihrem Budget maximal 50 Millionen Euro beisteuert. Der Rest muss von den an dem Projekt beteiligten Institutionen und Ländern aufgebracht werden. Im Falle von Cheops wird die Schweiz ein Drittel der Kosten übernehmen, die ESA ebenfalls, der Rest kommt von den anderen Teilnehmern. Cheops wurde aus 26 verschiedenen Vorschlägen ausgewählt, die in Folge einer Ausschreibung der ESA im März 2012 eingingen. Derzeit befindet sich die Mission in der detaillierten Definitionsphase, bei der die konstruktiven Eigenschaften des Satelliten und seines Messinstruments endgültig festgelegt werden. In rund einem Jahr soll dann mit dem Bau der Hardware begonnen werden.