Geschichte der Berner Weltraumforschung

Die Universität Bern nimmt seit über 50 Jahren an Missionen der Weltraumorganisationen ESA, NASA, Roskosmos, JAXA und an weiteren internationalen Weltraumaktivitäten teil und gehört in diesem Bereich zur Weltspitze.

Hier finden Sie eine Übersicht zu vergangenen Missionen mit Berner Beteiligung.

2009 – 2013 | Erde | ESA Mission

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GOCE — Berner GPS Software GNSS

Die Struktur der Erdoberfläche und die inhomogene Massenverteilung im Erdinnern bestimmen das Gravitationsfeld der Erde. Dieses liefert die Grundlage, um Veränderungen des Meeresspiegels und der Ozeanströmungen zu untersuchen, was für weltweite Klimamodelle massgeblich ist. Die ESA-Mission GOCE (Gravity Field and steady-state Ocean Circulation Explorer), die erste Hauptmission des «Living Planet Programme», hat das bisher genaueste Bild des Erdschwerefelds ermittelt. Dazu umkreiste GOCE mehr als vier Jahre die Erde auf der niedrigsten Umlaufbahn, in der je ein Forschungssatellit flog. Die Universität Bern war für die präzise Bahnbestimmung der Mission verantwortlich, welche mit der «Bernese GPS Software» durchgeführt wurde, die ebenfalls am Astronomischen Institut der Universität Bern entwickelt wird.

Laufzeit

GOCE startete auf einem Rockot Launcher im Plesetsk Cosmodrome, Russland, am 17. März 2009. Es verbrachte mehr als 4 Jahre im Orbit und die Mission kam zu einem natürlichen Ende am 11. November 2013.

Berner Beteiligung

Bern war verantwortlich für die präzise Bahnbestimmung der Mission, welche mit der am Astronomischen Institut (AIUB) entwickelten "Berner GPS Software" durchgeführt wurde.

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2005 – 2014 | Venus | ESA Mission

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Venus Express — Neutral Particle Detector (NPD)

Venus gehört neben Mars und Merkur als Gesteinsplanet zu den Geschwisterplaneten der Erde. Ein wichtiges Ziel der Venus Express-Mission der ESA war die Erforschung der Venus-Atmosphäre, um Rückschlüsse auf die zukünftige Entwicklung des Klimas auf der Erde ziehen zu können. Mit an Bord der Mission, die 2005 gestartet wurde, war ASPERA-4, das von der Universität Bern mitentwickelt wurde. Das vielseitige Instrument diente unter anderem der Analyse von Weltraumplasma und von energetischen Atomen und untersuchte den Einfluss des Sonnenwinds auf die Venus-Atmosphäre.

Laufzeit

Venus Express startete auf einem Soyuz-Fregat Launcher am 9. November 2005. Es kam am 11. April 2006 bei der Venus an. Die Mission endete nach 9 Jahren im Dezember 2014.

Berner Beteiligung

Die Abteilung Weltraumforschung und Planetologie (WP) hat beim Neutral Particle Detector (NPD) des ASPERA-4 Instruments mitgewirkt, welches die Interaktion der Sonnenwinde mit der Atmosphäre der Venus untersucht.

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2004 – 2016 | Komet Churyumov-Gerasimenko | ESA Mission

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Rosetta — ROSINA Massenspektrometer

Das Massenspektrometer ROSINA war ein Schlüsselexperiment der Rosetta-Mission, der bisher waghalsigsten Mission der Europäischen Weltraumbehörde ESA. Die Rosetta-Sonde hat den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, kurz Chury genannt, während mehr als zwei Jahren im Detail untersucht und dabei sogar zum ersten Mal überhaupt ein Landemodul auf der Oberfläche eines Kometen abgesetzt. Das Massenspektrometer ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) wurde unter Leitung der Universität Bern entwickelt, gebaut, getestet und mittels Telekommandos beim Kometen betrieben. Es konnte viele Bestandteile der Atmosphäre von Chury nachweisen – einen Grossteil davon sogar zum ersten Mal bei einem Kometen.

Laufzeit

Rosetta startete am 2. März 2004 und kam am 6. August 2014 beim Kometen nach 10 Jahren Reisezeit an, inklusive 3 Jahre in Deep Space Hibernation. Rosettas Philae Lander wurde am 12. November 2014 abgesetzt. Die aktive Phase der Missionen endete am 30. September 2016. Seither werden in Bern aber noch über 2 Millionen Datensätze von ROSINA ausgewertet und für Forschende weltweit zur Verfügung gestellt.

Berner Beteiligung

Die Abteilung Weltraumforschung und Planetologie (WP) der Universität Bern entwickelte das Massenspektrometer ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) und betrieb das Instrument via Telekommandos während der 2-jährigen Beobachtungszeit. WP ist immer noch aktiv daran, die Datensätze auszuwerten und Forschenden zur Verfügung zu stellen. Die Abteilung ist zudem in der Geomorphologischen Interpretation der von OSIRIS, Rosettas Kamerasystem, gesammelten Daten involviert.

1990 – 2009 | Sonne | ESA und NASA Mission

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Ulysses — Massenspektrometer SWICS

Die Erde und die meisten anderen Planeten umkreisen die Sonne auf oder nahe der sogenannten Ekliptik, einer imaginären Ebene. Einige Raumfahrzeuge haben die Sonne aus dieser Perspektive untersucht, jedoch nicht die Umgebung um deren Nord- und Südpol. Die Erforschung dieser Polregionen war das Ziel der Mission Ulysses, einem gemeinsamen Projekt der ESA und der NASA. Am 6. Oktober 1990 wurde Ulysses an Bord des Spaceshuttles Discovery ins Weltall geschickt. Die Sonde flog dann zum Jupiter, wo sie dessen Gravitationsfeld nutzte, um ein sogenanntes Fly-by-Manöver durchzuführen. So konnte Ulysses die Ekliptik verlassen und in die Umlaufbahn um die Pole der Sonne gelangen. Mit an Bord von Ulysses war das Berner Massenspektrometer SWICS zur Analyse des Sonnenwinds.

Laufzeit

Ulysses startete seinen Weg ins All am 6. Oktober 1990 auf einem NASA Space Shuttle vom Kennedy Space Center. Es flug über den Südpol der Sonne in 1994, 2000 und 2006, und über den Nordpol in 1995, 2001 und 2007. Das Missionsende wurde im Juli 2008 erwartet aufgrund der Energieversorgung, konnte aber bis am 30. Juni 2009 weitermachen, bis die ESA und NASA entschieden haben die Mission zu beenden.

Berner Beteiligung

Das Massenspektrometer der Mission, SWICS (Solar Wind Ion Composition Instrument), wurde vom Physikalischen Institut der Universität Bern entwickelt. SWICS wurde verwendet, um die Element- und Ionenladungszusammensetzung, Temperaturen und mittleren Geschwindigkeiten aller wichtigen Sonnenwindionen eindeutig zu bestimmen.

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1985 – 1992 | Komet Halley | ESA Mission

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Giotto — Massenspektrometer IMS und NMS

Kometen sind Überreste der Ursuppe, die tiefgefroren als grosse Brocken aus Eis und Staub in den entferntesten Gebieten unseres Sonnensystems erhalten blieben. Die Erforschung von Kometen ermöglicht, Rückschlüsse zu ziehen über die Entstehung unseres Planetensystems vor 4,5 Milliarden Jahren und Kenntnisse zu gewinnen über die Molekülwolke, aus der unser Sonnensystem entstanden ist. Das erste Treffen mit einem Kometen gelang Giotto in 1986. Es handelte sich hierbei um die erste «Deep Space»-Mission der ESA. Dabei raste die Sonde mit 24'730 km/h 600 km an Halley vorbei. Dies genügte den Berner Massenspektrometern, um die abgedampfte Atmosphäre des «kosmischen Eisbergs» zu untersuchen und zu beweisen, dass Halley mehrheitlich aus Wassereis besteht und einfache organische Moleküle aufweist.

Laufzeit

Giotto startete am 2. Juli 1985 auf einer Ariane 1 Rakete. Es begegnete Halleys Komet am 14. März 1986 und zeichnete während 24 Stunden Daten auf. Seine Flugrichtung wurde angepasst um die Sonde zurück in Richtung Erde zu schicken und wurde dann in den Schlafzustand gesetzt. Giotto wurde im Februar 1990 in der Nähe der Erde wieder aufgeweckt und begann seine zweite Reise zum Kometen Grigg-Skjellerup. Es begegnete dem Kometen am 10. Juli 1992 und zeichnete weitere Daten auf, seine Mission damit beendet. Giotto wurde am 23. Juli 1992 offiziell ausgeschaltet.

Berner Beteiligung

Die Abteilung Weltraumforschung steuerte zwei Massenspektrometer zu den 10 Instrumenten bei, welche für die Giotto Mission ausgewählt wurden: das Neutral Mass Spectrometer (NMS) hat die Zusammensetzung der Partikel um den Kometen herum gemessen, und das Ion Mass Spectrometer (IMS) hat die Menge der Ionen von der Sonne und dem Kometen gemessen. Das NMS Instrument ging leider aufgrund eines Einschlags während der Begegnung mit Halley verloren.

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1977 – 1979 | Magnetosphäre | ESA Mission

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GEOS 1 und GEOS 2 — Massenspektrometer S-303

Die ersten europäischen Satelliten, GEOS 1 und GEOS 2, trugen 1977 und 1978 die ersten Schweizer Massenspektrometer in Umlaufbahnen von mehreren 10'000 km Abstand zur Erde. Eine Fehlfunktion führte dazu, dass GEOS 1 den geostationäre Orbit nicht erreichte. Ein Teil der Experimente konnte aber trotzdem durchgeführt werden. GEOS 2 wurde erfolgreich auf 37° Ost über dem Äquator positioniert. Das Massenspektrometer S-303 wurde an der Universität Bern entwickelt. Dieses kleine Wunder der Weltraumtechnologie war knapp 5 kg schwer und flugfähig – im Gegensatz zu den damaligen tonnenschweren Massenspektrometern, die auf der Erde im Einsatz standen. S-303 verriet wichtige Kenntnisse über die Magnetosphäre, welche die Erde in rund 1000 km Höhe vor den zerstörerischen Teilchen des Sonnenwinds schützt.

Laufzeit

Der erste GEOstationary Scientific Satellite (GEOS 1) startete am 20. April 1977 mit einer Delta-Rakete von Cape Canaveral aus. Obwohl er den geostationären Orbit nicht erreichte, konnten ein Teil der Experimente trotzdem durchgeführt werden. GEOS 1 beendete seine Mission formell am 23. Juni 1978 damit die Vorbereitungen für GEOS 2 beginnen konnten, und wurde offiziell am 1. April 1980 beendet. GEOS 2 startete am 14. Juli 1978, ebenfalls von Cape Canaveral aus mit einer Delta-Rakete. GEOS 2 erreichte sein 24-Monate Ziel und beendete seine Mission am 2. Oktober 1985.

Berner Beteiligung

Die Abteilung Weltraumforschung und Planetologie (WP) entwickelte S-303, ein Ionen Massenspektrometer (kombinierter elektrostatische und magnetostatischer Analysator) welches die Zusammensetzung (1-140amu) und Energiespektren (bis zu 16 ke V) von magnetosphärischen Ionen misst. Das Instrument, eines von sieben wissenschaftlichen Instrumenten, wurde an der Universität Bern in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck Institut für Physik in Garching, Deutschland entwickelt, und von der Firma Contraves gebaut.

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1969 – 1972 | Mond | NASA Mission

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Apollo 11, 12, 14, 15 und 16 — Solar Wind Composition Experiment (SWC)

Als am 21. Juli 1969 Edwin «Buzz» Aldrin als zweiter Mann aus der Mondlandefähre stieg, entrollte er das Berner Sonnenwindsegel und steckte es noch vor der amerikanischen Flagge in den Boden des Bondes. Dieses Solar Wind Composition Experiment (SWC) der Universität Bern sammelte Sonnenwindpartikel welche auf der speziellen Aluminiumfolie festklebten. Diese Folie wurde zurück auf die Erde gebracht um in den Laboratorien der Universität Bern analysiert zu werden. Das SWC war Teil der Apollo 11, 12, 14, 15 und 16 Missionen.

Laufzeit

Apollo 11 startete am 16. Juli 1969. Am 20. Juli landete die Mondlandefähre Eagle und die Astronauten Armstrong und Aldrin auf der Mondoberfläche. Apollo 11 kam am 24. Juli, acht Tage nach Start, wieder auf der Erde an. Apollo 12 startete am 14. November 1969. Die Mondlandefähre Intrepid kam am 19. November auf dem Mond an. Apollo 12 kehrte am 24. November zur Erde zurück, ebenfalls acht Tage nach Start. Apollo 14 startete am 31. Januar 1971. Antares, die Mondlandefähre, landete am 5. Februar auf der Mondoberfläche. Neun Tage nach Start kam Apollo 14 am 9. Februar wieder auf der Erde an. Apollo 15 startete am 26. Juli 1971 und die Mondlandefähre Falcon setzte am 30. Juli auf dem Mond auf. Die Mission kam am 7. August mit der Rückkehr zur Erde nach zwölf Tagen zu Ende. Apollo 16 startete am 16. April 1972. Die Mondlandefähre Orion landete am 20. April auf dem Mond. Apollo 16 kehrte nach elf Tagen am 27. April zur Erde zurück. Alle fünf Missionen starteten mit einer Saturn V Rakete von Cape Kennedy aus.

Berner Beteiligung

Das Solar Wind Composition Experiment (SWC) war Teil von fünf Apollo Missionen. Das Experiment wurde von Prof. Dr. Johannes Geiss am Physikalischen Institut der Universität Bern geplant und ausgewertet, und war ein erster grosser Höhepunkt in der Geschichte der Berner Weltraumforschung. Das kleine, handliche Gestell mit einer ausrollbaren Alufolie bestach vor allem auch durch seine Einfachheit. Zudem war es das einzige nicht-amerikanische Experiment an Bord von Apollo 11. Aldrin hat das SWC auf der Mondoberfläche in direktem Sonnenlicht aufgestellt sobald er aus der Mondlandefähre gestiegen ist. Das Experiment wurde nach 1 Std. 17 Min. Belichtung wieder eingepackt. Die Folie lieferte unschätzbare Informationen über die chemische Zusammensetzung der Sonne. So begleiteten weitere Sonnenwindsegel die nächsten Apollo Missionen. Zusätzlich zur Auswertung des SWC wurden am Physikalischen Institut auch Gesteinsproben vom Mond untersucht, und eine grosse Menge an Mondgestein lagerte in den Tresoren der Universität Bern.