Übersicht Kursangebot

Basisinformationen

Informationen zu ETCS, Zeitfenster, Semesterplan, Dozierende, etc. folgt in Kürze.

Kursbeschreibung

Dieser Kurs bietet eine umfassende Einführung in die physikalischen Prozesse, welche die Sonne, die Heliosphäre und die verschiedenen Körper des Sonnensystems bestimmen. Er beginnt mit grundlegenden Konzepten in den Bereichen Strahlungstransfer, Hydrodynamik, Plasmaphysik und Magnetfelder und schafft damit den theoretischen Rahmen, der zum Verständnis der Sternatmosphären, der Sonnenaktivität und des Weltraumwetters erforderlich ist. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf dem System Sonne–Heliosphäre und seiner Wechselwirkung mit planetarischen Umgebungen, ergänzt durch einen Überblick über moderne Messtechniken, darunter Magnetometer, Plasma-Instrumente und Kameras für energetisch neutrale Atome (ENA). Die Studierenden erwerben ein solides Verständnis der Sonnenvariabilität, der Dynamik der Heliosphäre und ihrer weiterreichenden Auswirkungen auf Planetensysteme.

Der planetarische Teil des Kurses befasst sich mit der Entstehung, Struktur, Entwicklung und den heutigen Eigenschaften von Planeten, Monden und kleineren Himmelskörpern. Zu den Themen gehören das Innere von Planeten und Gravitationsfelder, Oberflächengeologie und -morphologie, Planetenatmosphären, Planetenentstehung und -entwicklung, Eismonde, Meteoriten, Staub und Ringe sowie Exoplaneten. Beobachtungs- und In-situ-Messtechniken—wie bildgebende Spektroskopie, Laseraltimetrie, Geodäsie und Oberflächenuntersuchungen—werden in engem Zusammenhang mit den physikalischen Prozessen, die sie untersuchen, behandelt.

Im Laufe des Kurses werden die Studierenden in die grundlegenden wissenschaftlichen Fragen der Erforschung des Sonnensystems und die wichtigsten Debatten in der Planetenforschung eingeführt. Am Ende des Kurses verfügen sie über ein umfassendes und integriertes Verständnis der Komponenten des Sonnensystems, der zu ihrer Erforschung verwendeten Instrumente und der physikalischen Prinzipien, die ihre Entstehung und Entwicklung prägen.

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Kursbeschreibung

Dieser Kurs bietet eine umfassende Einführung in die Physik von Galaxien und in die moderne Kosmologie. Er behandelt die Struktur, Kinematik und Dynamik von Galaxien, mit besonderem Schwerpunkt auf der Milchstrasse und ihren zentralen Regionen, sowie die morphologische Klassifizierung von Galaxien und die grundlegenden Skalierungsbeziehungen, die ihre globalen Eigenschaften miteinander verbinden. Die Rolle supermassiver Schwarzer Löcher im Zentrum von Galaxien und ihre Wechselwirkung mit der galaktischen Evolution werden ebenfalls diskutiert. 

Die Studierenden werden in die Beobachtungs- und Theorieinstrumente eingeführt, die zur Analyse und Interpretation galaktischer und extragalaktischer Daten verwendet werden, wobei analytische Ansätze mit numerischen Methoden kombiniert werden.

Der Kurs befasst sich ausserdem mit dem Standardmodell der Kosmologie und den Beobachtungsbelegen für ein expandierendes Universum, einschliesslich der aktuellen Spannungen zwischen theoretischen Vorhersagen und Messungen. Er schliesst mit einem Überblick über Galaxienhaufen und die grossräumige Struktur des Universums, wobei der Ursprung und die Entwicklung kosmischer Inhomogenitäten hervorgehoben werden. 

Am Ende des Kurses sind die Studierenden in der Lage, die physikalischen Prinzipien zu beschreiben, die Galaxien und Galaxienhaufen bestimmen, Beobachtungsdaten zu analysieren und zu interpretieren, offene Fragen zur Galaxienentstehung und Kosmologie kritisch zu bewerten und aktuelle Forschungsergebnisse aus peer-reviewten Fachpublikationen zu verstehen.

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Kursbeschreibung

Dieser Kurs bietet einen umfassenden und integrierten Überblick über die physikalische und chemische Entwicklung der Materie im Universum, von den Folgen des Urknalls bis zur Entstehung potenziell bewohnbarer Umgebungen. Er untersucht die primordiale und stellare Nukleosynthese und verfolgt den Ursprung chemischer Elemente und deren anschliessende Wiederverwertung durch den kosmischen Kreislauf der Materie. In diesem Kreislauf entstehen Sterne aus interstellarem Gas und Staub, synthetisieren durch Kernfusion schwerere Elemente und geben angereichertes Material über Sternwinde und Supernova-Explosionen an ihre Umgebung zurück. Die Vorlesungen verfolgen diesen Evolutionsweg durch die Sternentwicklung, das interstellare Medium, protoplanetare Scheiben und die Entstehung von Planeten und Kleinplaneten und beleuchten dabei die miteinander verbundenen Prozesse, die Planetensysteme formen.

Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf den chemischen Prozessen, die die Umwandlung von Materie in astrophysikalischen Umgebungen steuern, darunter Gleichgewichts- und Nichtgleichgewichtschemie, Photochemie, Staubbildung und Reaktionen an Kornoberflächen. Der Kurs untersucht ausserdem die chemischen Voraussetzungen für Habitabilität und die Entstehung von Leben sowohl innerhalb des Sonnensystems als auch in Exoplanetensystemen und diskutiert die Rolle von Kometen und Kleinplaneten als Reservoirs für unberührtes Material und komplexe organische Moleküle.

Am Ende des Kurses werden die Studierenden ein solides Verständnis der physikalischen und chemischen Prinzipien erworben haben, die dem kosmischen Kreislauf der Materie, dem Ursprung der für das Leben wesentlichen chemischen Elemente und den Wegen zu bewohnbaren Umgebungen im Universum zugrunde liegen.

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Kursbeschreibung

Dieser Kurs bietet einen umfassenden Überblick über die Konzeption, den Entwurf, die Umsetzung und den Betrieb wissenschaftlicher Weltraummissionen, von der anfänglichen wissenschaftlichen Motivation bis hin zur Datennutzung und langfristigen Archivierung. Er stellt die wichtigsten Wissenschaftsbereiche vor, mit denen sich Weltraummissionen befassen—Planetenforschung, Astrophysik, Heliophysik, Erdbeobachtung und Grundlagenphysik—und präsentiert den gesamten Missionslebenszyklus, einschliesslich der von der ESA und der NASA verwendeten Missionsklassen und Managementrahmen. 

Die Studierenden lernen, wie wissenschaftliche Ziele in Missionskonzepte, wissenschaftliche Anforderungen und Instrumentendesigns umgesetzt werden, und werden in eine breite Palette von Weltrauminstrumenten eingeführt, wie z. B. Bildgebungs- und Spektroskopiesysteme, Laseraltimeter und Teilchendetektoren. Kernaspekte der Orbitalmechanik, der Flugbahnplanung, der Weltraumumgebung, der Subsysteme von Raumfahrzeugen und des Missionsbetriebs werden ebenfalls behandelt, um einen ganzheitlichen Überblick über die Konzeption und Durchführung komplexer Weltraummissionen zu vermitteln.

Der Kurs befasst sich ausserdem mit dem Betrieb des Bodensegments, Telemetrie, Datenverarbeitungs-Pipelines, Kalibrierung, Archivierung und der langfristigen wissenschaftlichen Nutzung von Weltraummissionsdaten sowie mit Schlüsselthemen wie Planetenschutz, Nachhaltigkeit in der Weltraumforschung und neuen Missions- und Instrumentenkonzepten.

Ein zentraler Bestandteil des Kurses ist ein Gruppenprojekt, in dem die Studierenden eine fiktive Weltraummission in einem wissenschaftlichen Bereich ihrer Wahl entwerfen, inspiriert vom Konzept der Alpbach Summer School, und Missionsdaten aus internationalen Archiven (z. B. PDS/PSA) abrufen und analysieren. Am Ende des Kurses verfügen die Studierenden über ein umfassendes Verständnis davon, wie wissenschaftliche Ziele in Weltraummissionen umgesetzt werden, welche technischen und organisatorischen Herausforderungen während des gesamten Missionszyklus zu bewältigen sind und welche wissenschaftlichen Erfolge und Zukunftsperspektiven die Weltraumforschung bietet.

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Kursbeschreibung

Dieser Kurs bietet eine umfassende Einführung in Teleskopsysteme und astronomische Instrumente und behandelt sowohl bodengestützte als auch weltraumgestützte Observatorien. Aufbauend auf den Grundkonzepten der geometrischen und physikalischen Optik behandelt er die Prinzipien der Bildentstehung, der Strahlausbreitung und der optischen Aberrationen und stellt die wichtigsten Arten von astronomischen Teleskopen sowie ihre jeweiligen Vorteile, Einschränkungen und Kompromisse beim Design vor. Anhand von Beispielen aus der Praxis, die von grossen Observatorien und Weltraummissionen stammen, wird veranschaulicht, wie wissenschaftliche Ziele die Entscheidungen beim optischen Design beeinflussen. Wo immer möglich, werden praktische Übungen mit professionellen optischen Designtools (z. B. Zemax oder Code V) durchgeführt, um die theoretischen Konzepte zu vertiefen.

Anschliessend konzentriert sich der Kurs auf astronomische Instrumente, darunter Bildgeber, Spektrographen, Interferometer, Koronagraphen und Polarimeter. Die Studierenden lernen die zugrunde liegenden physikalischen Prinzipien dieser Instrumente kennen und erfahren, wie ihr Design für bestimmte wissenschaftliche Ziele optimiert wird. Wichtige Beobachtungstechniken wie adaptive Optik und kontrastreiche Bildgebung werden ebenso vorgestellt wie die Grundlagen der Planung und Durchführung astronomischer Beobachtungen und der grundlegenden Datennachbearbeitung. 

Am Ende des Kurses verfügen die Studierenden über fundierte Kenntnisse im Bereich des Designs optischer Systeme, der Teleskoparchitekturen und der Beobachtungsinstrumente, sodass sie bestehende Einrichtungen kritisch bewerten und zur Entwicklung zukünftiger astronomischer Instrumente beitragen können.

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Kursbeschreibung

Dieser Kurs bietet praktische Übungen zu experimentellen Methoden und Beobachtungstechniken in der Astronomie und Planetenforschung. Durch eine modulare Struktur, die praktische Beobachtungssitzungen und Laborversuche kombiniert, sammeln die Studierenden direkte Erfahrungen mit einer Vielzahl von Messtechniken und grundlegenden physikalischen Prinzipien. 

Die Studierenden sammeln eine bestimmte Anzahl von Experimentpunkten, indem sie aus einem Portfolio von Experimentmodulen auswählen. Beispiele für Module sind eine immersive Woche der Beobachtungsastronomie, Direktbildgebungs- und Transitexperimente für Exoplanetenstudien, Lichtstreuungsmessungen, Massenspektrometrie, Experimente zu Einschlagskratern, Vakuumtechniken, Radio- und Mikrowellenbeobachtungen sowie assistierte Beobachtungsschichten in professionellen Observatorien. Diese flexible Struktur ermöglicht es den Studierenden, ihre experimentelle Ausbildung an ihre wissenschaftlichen Interessen anzupassen und gleichzeitig fundierte praktische Fähigkeiten in den Bereichen Versuchsplanung, Datenerfassung, Analyse und Interpretation zu entwickeln.

Am Ende des Kurses verfügen die Studierenden über solide Grundlagen in Labor- und Beobachtungsmethoden und sind damit für fortgeschrittene Forschungsprojekte und experimentelle Arbeiten sowohl im akademischen als auch im angewandten Bereich vorbereitet.

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Kursbeschreibung

Dieser Kurs vermittelt den Studierenden wichtige übertragbare Fähigkeiten, die für den Erfolg in der akademischen Forschung, in der Industrie und in Führungspositionen entscheidend sind. Er bietet eine praktische Einführung in das Projektmanagement, einschliesslich Terminplanung, Budgetierung und Risikobewertung, und ermöglicht es den Studierenden, wissenschaftliche und technische Projekte effektiv zu planen, durchzuführen und zu leiten. Besonderes Augenmerk wird auf professionelle Kommunikation gelegt, mit Schulungen im wissenschaftlichen Schreiben und der Gestaltung und Durchführung klarer, überzeugender Präsentationen, die auf unterschiedliche Zielgruppen zugeschnitten sind.

Der Kurs befasst sich ausserdem mit wichtigen Aspekten der wissenschaftlichen Integrität und Berufsethik, darunter Urheberschaft, korrekte Zuordnung von Beiträgen, Plagiate und der verantwortungsvolle Einsatz von Tools der künstlichen Intelligenz in der wissenschaftlichen Arbeit. Die Studierenden werden auch in psychologische Prinzipien eingeführt, die ein produktives, integratives und psychologisch sicheres Arbeitsumfeld fördern und eine effektive Teamarbeit und Führung begünstigen. Darüber hinaus bietet der Kurs durch spezielle Vorlesungen und den Austausch mit externen Fachleuten einen umfassenden Überblick über Karrierewege ausserhalb der Wissenschaft.

Am Ende des Kurses verfügen die Studierenden über fundierte Kenntnisse, die ihre akademische Laufbahn unterstützen, ihre Beschäftigungsfähigkeit verbessern und sie auf Führungsaufgaben in verschiedenen beruflichen Umfeldern vorbereiten.