Planck (auch Planck Surveyor genannt) war ein Mikrowellen-Weltraumteleskop der ESA zur Erforschung der kosmischen Hintergrundstrahlung.

Mission

Das 1921 kg schwere Planck-Teleskop wurde zusammen mit dem Infrarotteleskop Herschel durch eine Ariane 5 ECA in den Weltraum gebracht. Der Start erfolgte nach mehrmaliger Verschiebung am 14. Mai 2009 um 13:12 Uhr UTC vom Centre Spatial Guyanais bei Kourou. Nach dem Brennschluss der Oberstufe wurden der Planck-Satellit um 13:40 UTC wenige Minuten nach dem Herschel-Teleskop auf einer hochelliptischen Erdumlaufbahn zwischen 270 und 1.197.080 km Höhe, die 5,99° zum Äquator geneigt ist, ausgesetzt. Von dieser Umlaufbahn aus erreichte der Satellit nach mehreren Bahnmanövern seine Lissajous-Bahn um den Lagrange-Punkt L₂ des Erde-Sonne-Systems.

Am 14. August 2013 wurde das Teleskop nach 1554 Tagen Betrieb vom L2-Punkt abgezogen und in eine heliozentrische Bahn gebracht, die sicherstellt, dass es für die nächsten 300 Jahre nicht durch die Erde eingefangen wird. Am 23. Oktober 2013 wurde Planck endgültig abgeschaltet.

Nutzlast

Zur Beobachtung der Strahlung besitzt der Satellit zwei verschiedene Instrumente, das „High Frequency Instrument“ (HFI) für den höheren und das „Low Frequency Instrument“ (LFI) für den niedrigeren Frequenzbereich. Diese Instrumente bilden mit den beiden Spiegeln des Satelliten ein Teleskop, das auf einer Kohlenfaserstruktur aufgebaut ist.

Unterhalb des Teleskops befindet sich die im Wesentlichen aus drei Aluminiumsandwichschilden und Glasfaserstützen bestehende Kryostruktur („Cryo Structure“). Sie dient der Optimierung der Wärmeabstrahlung und dem Schutz des Teleskops vor dem warmen Satellitenkörper. Passiv wird so eine Temperatur von etwa 45 K erreicht. Das LFI wurde mit einem Sorptionskühler in einem geschlossenen Wasserstoff-Kreislauf auf 20 K gekühlt. Das HFI wurde zusätzlich durch einen geschlossenen Helium-Kreislauf auf 4 K gekühlt. Durch Mischung von flüssigem Helium-4 und Helium-3 wurden schließlich die Detektoren des HFI auf nur 0,1 K gekühlt, um das Rauschen zu unterdrücken. Dieser Kühlmechanismus des kältesten Teils von Planck ist offen, d. h. das Kühlmittel ging mit der Zeit verloren.

Technische Daten

• Höhe: 4,2 m
• Durchmesser: max. 4,2 m
• Startmasse: 1,921 t
• Hauptspiegeldurchmesser: 1,75 m
• Teleskopmasse: 28 kg
• Kühlflüssigkeit: 1500 l Helium
• Einsatzdauer: 21 Monate (geplant), 29 Monate erreicht (HFI), Teilbetrieb für weitere 7 Monate
• Bahn: Lissajous-Bahn, 0,28 Mio. km × 0,28 Mio. km um L2 Erde-Sonne, danach Kepler-Bahn um die Sonne
• Gesamtkosten: 600 Mio. Euro

Wissenschaftliche Arbeit

Kosmologische Parameter der Planck-Messungen

Die Kosmologischen Parameter der Messungen des Teleskops sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.

Parameter	Alter des Universums (Mrd. Jahre)	Hubble-Konstante ( km/(Mpc·s) )	Baryonen-Dichte	Dichte Kalte Dunkle Materie	Dichte Dunkle Energie	Dichteschwankung bei 8h−1 Mpc	Skalarer Spektralindex	Reionisation Optische Tiefe
Symbol	${\displaystyle t_{0}}$	${\displaystyle H_{0}}$	${\displaystyle \Omega _{b}h^{2}}$	${\displaystyle \Omega _{c}h^{2}}$	${\displaystyle \Omega _{\Lambda }}$	${\displaystyle \sigma _{8}}$	${\displaystyle n_{s}}$	${\displaystyle \tau }$
Planck 2018 Best fit	13,797 ± 0,023	67,36 ± 0,54	0,02237 ± 0,00015	0,1200 ± 0,0012	0,6847 ± 0,0073	0,8111 ± 0,0060	0,9649 ± 0.0042	0,0544 ± 0,0073
Planck 2013 Best fit	13,819	67,11	0,022068	0,12029	0,6825	0,8344	0,9624	0,0925
Planck 68 % Bereich	13,813 ± 0,058	67,4 ± 1,4	0,02207 ± 0,00033	0,1196 ± 0,0031	0,686 ± 0,020	0,834 ± 0,027	0,9616 ± 0,0094	0,097 ± 0,038
Planck+lensing Best fit	13,784	68,14	0,022242	0,11805	0,6964	0,8285	0,9675	0,0949
Planck+lensing 68 % Bereich	13,796 ± 0,058	67,9 ± 1,5	0,02217 ± 0,00033	0,1186 ± 0,0031	0,693 ± 0,019	0,823 ± 0,018	0,9635 ± 0,0094	0,089 ± 0,032
Planck+WP Best fit	13,8242	67,04	0,022032	0,12038	0,6817	0,8347	0,9619	0,0925
Planck+WP 68 % Bereich	13,817 ± 0,048	67,3 ± 1,2	0,02205 ± 0,00028	0,1199 ± 0,0027	0,685 +0,018/−0,016	0,829 ± 0,012	0,9603 ± 0,0073	0,089 +0,012/−0,014
Planck+WP +HighL Best fit	13,8170	67,15	0,022069	0,12025	0,6830	0,8322	0,9582	0,0927
Planck+WP +HighL 68 % Bereich	13,813 ± 0,047	67,3 ± 1,2	0,02207 ± 0,00027	0,1198 ± 0,0026	0,685 +0,017/−0,016	0,828 ± 0,012	0,9585 ± 0,0070	0,091 +0,013/−0,014
Planck+lensing +WP+highL Best fit	13,7914	67,94	0,022199	0,11847	0,6939	0,8271	0,9624	0,0943
Planck+lensing +WP+highL 68 % Bereich	13,794 ± 0,044	67,9 ± 1,0	0,02218 ± 0,00026	0,1186 ± 0,0022	0,693 ± 0,013	0,8233 ± 0,0097	0,9614 ± 0,0063	0,090 +0,013/−0,014
Planck+WP +highL+BAO Best fit	13,7965	67,77	0,022161	0,11889	0,6914	0,8288	0,9611	0,0952
Planck+WP +highL+BAO 68 % Bereich	13,798 ± 0,037	67,80 ± 0,77	0,02214 ± 0,00024	0,1187 ± 0,0017	0,692 ± 0,010	0,826 ± 0,012	0,9608 ± 0,0054	0,092 ± 0,013

Quellen:

Weblinks

• Planck – ESA (englisch)
• Planck – ESA Science & Technology (englisch)
• Planck Science Team Home. ESA; abgerufen am 10. Februar 2018 (englisch). 
• Planck beim Max-Planck-Institut für Astrophysik (englisch)
• Raumfahrer.net: Herschel und Planck: Ein Blick hinter die Kulissen
• Bernd Leitenberger: Bernd Leitenberger: Herschel und Planck
• Herschel-Planck Launch Kit (PDF; 1,3 MB)
• SpaceDaily: Coolest Spacecraft Ever In Orbit Around L2
• ESA Broschüre: BR-275 Planck
• Flight 188 – Ariane 5 – Satellites: HERSCHEL & PLANCK. EADS-Astrium, archiviert vom Original am 23. Dezember 2016; abgerufen am 1. Januar 1970 (englisch). 
• Himmelskarte der kosmischen Hintergrundstrahlung (JPEG-Datei, 13 MB)
• Himmelskarte der Mikrowellenstrahlung: Hintergrundstrahlung und Vordergrundstrahlung (JPEG-Datei, 0,9 MB)

Anmerkung

1. Nach den Daten des PLANCK-Weltraumteleskops (ESA, 21. März 2013) ergeben sich im Vergleich zu WMAP leicht korrigierte Werte: Sichtbare Materie: 4,9 %, Dunkelmaterie: 26,8 %, Dunkle Energie: 68,3 %, Alter des Weltalls: 13,82 Milliarden Jahre, Planck reveals an almost perfect Universe, abgerufen am 9. Okt. 2013
2. Nach den Daten des PLANCK-Weltraumteleskops (ESA, 21. März 2013) ergeben sich im Vergleich zu WMAP leicht korrigierte Werte: Sichtbare Materie: 4,9 %, Dunkelmaterie: 26,8 %, Dunkle Energie: 68,3 %, Alter des Weltalls: 13,82 Milliarden Jahre, Planck reveals an almost perfect Universe, abgerufen am 9. Okt. 2013
3. ↑ Nach den Daten des PLANCK-Weltraumteleskops (ESA, 21. März 2013) ergeben sich im Vergleich zu WMAP leicht korrigierte Werte: Sichtbare Materie: 4,9 %, Dunkelmaterie: 26,8 %, Dunkle Energie: 68,3 %, Alter des Weltalls: 13,82 Milliarden Jahre, Planck reveals an almost perfect Universe, abgerufen am 9. Okt. 2013

Einzelnachweise

1. ↑ ARIANE 5 - Data relating to Flight 188 by Stéphane Leboucher
2. ↑ ESA: Ariane 5 carrying Herschel and Planck lifts off. 14. Mai 2009, abgerufen am 14. Mai 2009. 
3. ↑ Tweet - ESA Science vom 15. August 2013
4. ↑ ESA: Last Command sent to ESA's Planck Space Telescope. 23. Oktober 2013, abgerufen am 23. Oktober 2013. 
5. 1 2 Dominik Schwarz: Vordergründige Strahlung. In: Physik Journal. Weinheim 2011, 10 (Okt.), S. 20–21. ISSN 1617-9439
6. ↑ Dem Urknall ins Auge blicken. In: Flieger Revue. Berlin 2009,4 (Apr.), S. 61–64. ISSN 0941-889X
7. ↑ ESA: Planck Published Papers. 8. August 2011, abgerufen am 20. März 2019 (englisch). 
8. ↑ Pressemitteilung der ESA (englisch) (aufgerufen am 6. Februar 2012)
9. ↑ Welt der Physik (aufgerufen am 6. Februar 2012)
10. ↑ Gary Shiu, Bret Underwood: Observing the Geometry of Warped Compactification via Cosmic Inflation. in: Physical Review Letters. New York 98,2007,5 (051301). ISSN 0031-9007 doi:10.1103/PhysRevLett.98.051301
11. ↑ 2011 Planck Conference. Abgerufen am 22. März 2013. 
12. ↑ Planck Legacy Archive. European Space Agency, abgerufen am 30. Dezember 2020. 
13. ↑ ESA: Planck Published Papers. 21. März 2013, abgerufen am 23. Dezember 2016. 
14. ↑ Wesentliche Ergebnisse vom 21. März 2013 ( nach Spiegel.online/Wissenschaft ), abgerufen am 22. März 2013.
15. ↑ Christopher Crockett: Milky Way's magnetic field mapped. In: Science News. 9. Mai 2014, abgerufen am 10. Mai 2014. 
16. 1 2 Siehe Tabelle 9 in Planck Collaboration: I. Overview of products and scientific results. In: Planck 2013 Results Papers. 2013 (eprint:1303.5062– class=astro-ph.CO). 
17. ↑ Planck 2015 and 2013 Results Papers. European Space Agency, abgerufen am 23. Dezember 2016. 
18. ↑ Planck Collaboration: XVI. Cosmological parameters. In: Planck 2013 Results Papers. 2013 (eprint: 1303.5076 – class=astro-ph.CO). 
19. ↑ Planck Mission Brings Universe Into Sharp Focus. Jet Propulsion Laboratory, 21. März 2013, abgerufen am 21. März 2013. 
20. ↑ Planck reveals an almost perfect Universe. European Space Agency, 21. März 2013, abgerufen am 21. März 2013. 
21. ↑ D. Overbye: Universe as an Infant: Fatter Than Expected and Kind of Lumpy. The New York Times, 21. März 2013, abgerufen am 21. März 2013.