„Wilkinson Microwave Anisotropy Probe“ – Versionsunterschied

Wilkinson Microwave Anisotropy Probe
	; Aufbau von WMAP
NSSDC ID	2001-027A
Missionsziel	Heliozentrischer L2-Orbit
Betreiber	NASA
Trägerrakete	Delta-II 7425-10
Startmasse	840 kg
Verlauf der Mission
Startdatum	30. Juni 2001, 19:46 UTC
Startrampe	Cape Canaveral, LC-17B
Enddatum	20. September 2010

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Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP, früher MAP, auch Explorer 80) ist eine 2001 gestartete US-amerikanische Raumsonde, die bis 2010 in Betrieb war.

Name und Mission

„MAP“ steht als Abkürzung für „Microwave Anisotropy Probe“ und dient zur Erforschung von Unregelmäßigkeiten in der kosmischen Hintergrundstrahlung. Von dieser Strahlung sollte eine Karte angefertigt werden, daher passt auch die Abkürzung „MAP“ (zu dt.: Karte). Im Dezember 2002 wurde die Sonde in „WMAP“ umbenannt, wobei das „W“ für den Physiker David Todd Wilkinson (1935–2002), einen der Entdecker bzw. Erforscher der kosmischen Hintergrundstrahlung steht.

WMAP ist der Nachfolger des Satelliten Cosmic Background Explorer (COBE), der bereits 1989 bis 1992 aus einem Erdorbit diese Strahlung erforschte. WMAP sollte eine um den Faktor 20 verbesserte Karte erstellen; tatsächlich wurde die Winkelauflösung um den Faktor 33 und die Empfindlichkeit um den Faktor 45 verbessert.^[1] Die Instrumente können Temperaturunterschiede im Bereich von 20 Millionstel Grad messen. Für WMAP wurde auch ein neuer Beobachtungsort ausgewählt: der sonnenabgewandte Lagrange-Punkt L2. Deshalb ist WMAP hier als Raumsonde und nicht als Satellit eingestuft. Die 840 kg schwere Sonde WMAP wird auch als „Explorer 80“ klassifiziert.

Nachfolgemission war von August 2009 bis Oktober 2013 die europäische Raumsonde Planck. Sie vermaß die Strahlung mit dreifacher Auflösung – bei besserer Ausblendung der Störstrahlung. Die WMAP-Mission ging jedoch noch bis 2010 weiter.

WMAP ist eine Kooperation zwischen der Universität Princeton (Verantwortlich: Lyman Page) und dem NASA Goddard Space Flight Center. Leiter des Projekts ist Charles L. Bennett. Leiter der Datenanalyse ist Gary Hinshaw.

Beschreibung der Sonde

WMAP rotiert langsamer als in dieser Animation um die eigene Achse

WMAP ist eine Sonde, die sich in ca. 129 Sekunden um die eigene Achse dreht. Ihr Hauptkörper ist etwa turmförmig und trägt ein „Pseudo-Correlation-Radiometer“ genanntes Instrument, mit zwei Rückseite an Rückseite angebrachten Gregory-Antennen von 1,4 m × 1,6 m Hauptspiegelgröße. Die Sekundärspiegel sind 0,9 m × 1,0 m groß.^[2] Es misst auf den Frequenzen 22, 30, 40, 60 und 90 GHz. Die Signalanteile, die bei beiden Antennen identisch sind, werden nicht registriert. Das verbleibende Signal wird gemessen.^[3] Der Turm steht im Zentrum eines nahezu kreisrunden, ausklappbaren Sonnenschutzschirmes, dessen Speichen sechs Solarzellenflügel sind, deren Solarzellen auf der Unterseite angebracht sind. Die Unterseite des Sonnenschutzschirms ist ständig zur Sonne ausgerichtet, so dass er die Sonde von der Sonne abschirmt. Der eigentliche Sondenkörper befindet sich dadurch ständig im Schatten und hat deshalb eine sehr niedrige Gleichgewichtstemperatur zwischen der Wärmeerzeugung an Bord und der Wärmeabstrahlung in den Weltraum. Die Betriebstemperatur des Pseudo-Correlation-Radiometers beträgt dadurch zur Rauschunterdrückung weniger als 95 K (−178,15 °C).^[4]

Verlauf der Mission

WMAP startete am 30. Juni 2001 auf einer Delta-II-7425-10-Trägerrakete in eine hochelliptische Erdumlaufbahn, auf der sie drei Erdumläufe durchführte, bevor sie beim vierten Umlauf ein Swing-by-Manöver am Mond durchführte und Richtung L2 geschleudert wurde. In den Lissajous-Orbit um L2 trat die Sonde am 1. Oktober 2001 ein. Am 20. August 2010 sendete WMAP zum letzten Mal wissenschaftliche Daten und am 20. September wurden die Steuerdüsen gezündet, wodurch WMAP seinen Lissajous-Orbit um L2 verließ und inzwischen eine Parkbahn um die Sonne erreicht hat.^[5] Die NASA finanzierte die Datenauswertung jedoch noch zwei Jahre weiter^[6].

Ergebnisse

Hauptaufgabe von WMAP ist die Messung der Temperaturverteilung der kosmischen Hintergrundstrahlung (gemessen wird die Planck’sche Strahlungstemperatur). Die Messungen decken den gesamten Himmel ab. Die gemessenen Temperaturfluktuationen spiegeln die Materieverteilung im Universum zum Zeitpunkt der Entkopplung von Strahlung und Materie wenige hunderttausend Jahre nach dem vor etwa 13,7 Milliarden Jahren erfolgten Urknall wider. Die Strahlung ist insgesamt extrem homogen, die Schwankungen relativ zum Mittelwert, der gegenwärtig bei etwa 2,7 Kelvin liegt, betragen etwa 5·10⁻⁵. Die Ergebnisse von WMAP sind von herausragender Bedeutung für die Kosmologie:

Zur Zusammensetzung des Universums ergibt WMAP Werte von 4,6 % konventioneller Materie, 23 % Dunkler Materie und 72 % Dunkler Energie (In der Frühphase des Universums war die Zusammensetzung anders.)
Die Datenlage lässt auf ein Universum mit flacher (Euklidischer) räumlicher Geometrie schließen.
Die Expansion des Universums dauert aufgrund des erheblichen Beitrages Dunkler Energie ewig an.
Das Alter des Universums wird auf 13,7 Milliarden Jahre geschätzt.
Erste Sterne gab es im Universum bereits vor 13,5 Milliarden Jahren.

Auszeichnungen

Charles L. Bennett, Gary Hinshaw, Lyman Page Jr., Norman Jarosik, David Spergel und dem WMAP-Team erhielten für 2018 den Breakthrough Prize in Fundamental Physics.

Siehe auch

Liste der Raumsonden

Einzelnachweise und Fußnoten

↑ George F. Smoot: Nobel Lecture: Cosmic microwave background radiation anisotropies: Their discovery and utilization. In: Reviews of Modern Physics. Band 79, Nr. 4, 2. November 2007, ISSN 0034-6861, S. 1349–1379, doi:10.1103/RevModPhys.79.1349.
↑ WMAP Optics. NASA, 16. April 2010, abgerufen am 2. März 2012 (englisch).
↑ Bernd Leitenberger: Spezielle astronomische Satelliten. Abgerufen am 2. März 2012.
↑ WMAP Mission Specifications. NASA, 16. April 2010, abgerufen am 2. März 2012 (englisch).
↑ NASA's WMAP Project Completes Satellite Operations. NASA, 6. Oktober 2010, abgerufen am 8. Oktober 2010 (englisch).
↑ Stephen Clark: WMAP finishes nine-year probe of infant universe. Spaceflight Now, 6. Oktober 2010, abgerufen am 8. Oktober 2010 (englisch).

Weblinks

Commons: Wilkinson Microwave Anisotropy Probe – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

NASA: Website der Mission
Raumfahrer.net: MAP erreicht Etappenziel
www.wissenschaft.de: Die Himmelskarte von WMAP – Analyse der kosmischen Hintergrundstrahlung bestätigt Theorien zur Entstehung des Universums
Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Daten (englisch)
Ergebnisse: First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP1) Observations: Preliminary Maps and Basic Results. arxiv:astro-ph/0302207 (englisch)
Bernd Leitenberger: Spezielle Astronomische Satelliten, mit einem Abschnitt über WMAP

[1] George F. Smoot: Nobel Lecture: Cosmic microwave background radiation anisotropies: Their discovery and utilization. In: Reviews of Modern Physics. Band 79, Nr. 4, 2. November 2007, ISSN 0034-6861, S. 1349–1379, doi:10.1103/RevModPhys.79.1349.

[2] WMAP Optics. NASA, 16. April 2010, abgerufen am 2. März 2012 (englisch).

[3] Bernd Leitenberger: Spezielle astronomische Satelliten. Abgerufen am 2. März 2012.

[4] WMAP Mission Specifications. NASA, 16. April 2010, abgerufen am 2. März 2012 (englisch).

[5] NASA's WMAP Project Completes Satellite Operations. NASA, 6. Oktober 2010, abgerufen am 8. Oktober 2010 (englisch).

[6] Stephen Clark: WMAP finishes nine-year probe of infant universe. Spaceflight Now, 6. Oktober 2010, abgerufen am 8. Oktober 2010 (englisch).

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+{{Weiterleitungshinweis|WMAP|WMAP ist auch der ICAO-Code des [[Flughafen Kluang|Flughafens Kluang]].}}
-[[Image:wmap.jpg|thumb|250px|WMAP]]
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-'''MAP''' bzw. '''WMAP''' ist eine [[2001]] gestartete US-amerikanische [[Raumsonde]].
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+{{ZL|Typ=Start|Datum=30.6.2001|Text=Start}}
+{{ZL|Typ=Marke|Datum=1.10.2001|Text=Orbit um L2}}
+{{ZL|Typ=Marke|Datum=20.8.2010|Text=Letzte Datenübertragung}}
+{{ZL|Typ=Pfeil|Datum=20.9.2010|Text=Friedhofsorbit um Sonne}}
+}}
+'''Wilkinson Microwave Anisotropy Probe''' ('''WMAP''', früher '''MAP''', auch '''Explorer 80''') ist eine 2001 gestartete US-amerikanische [[Raumsonde]], die bis 2010 in Betrieb war.
 == Name und Mission ==
+„MAP“ steht als Abkürzung für „'''Microwave Anisotropy Probe'''“ und dient zur Erforschung von Unregelmäßigkeiten in der kosmischen [[Kosmischer Mikrowellenhintergrund|Hintergrundstrahlung]]. Von dieser Strahlung sollte eine Karte angefertigt werden, daher passt auch die Abkürzung „MAP“ (zu dt.: Karte). Im Dezember 2002 wurde die Sonde in „WMAP“ umbenannt, wobei das „W“ für den Physiker [[David Todd Wilkinson]] (1935–2002), einen der Entdecker bzw. Erforscher der kosmischen Hintergrundstrahlung steht.
+WMAP ist der Nachfolger des [[Satellit (Raumfahrt)|Satelliten]] [[Cosmic Background Explorer]] (COBE), der bereits 1989 bis 1992 aus einem Erd[[Umlaufbahn|orbit]] diese Strahlung erforschte. WMAP sollte eine um den Faktor 20 verbesserte Karte erstellen; tatsächlich wurde die Winkelauflösung um den Faktor 33 und die Empfindlichkeit um den Faktor 45 verbessert.<ref>{{Literatur |Autor=[[George Smoot|George F. Smoot]] |Titel=Nobel Lecture: Cosmic microwave background radiation anisotropies: Their discovery and utilization |Sammelwerk=Reviews of Modern Physics |Band=79 |Nummer=4 |Datum=2007-11-02 |ISSN=0034-6861 |Seiten=1349–1379 |DOI=10.1103/RevModPhys.79.1349}}</ref> Die Instrumente können Temperaturunterschiede im Bereich von 20 Millionstel Grad messen. Für WMAP wurde auch ein neuer Beobachtungsort ausgewählt: der sonnenabgewandte [[Lagrange-Punkt#2|Lagrange-Punkt L2]]. Deshalb ist WMAP hier als [[Raumsonde]] und nicht als [[Satellit (Raumfahrt)|Satellit]] eingestuft. Die 840&nbsp;kg schwere Sonde WMAP wird auch als „[[Explorer-Programm|Explorer 80]]“ klassifiziert.
-"MAP" steht als Abkürzung für "'''Microwave Anisotropy Probe'''" und diente zur Erforschung von Unregelmäßigkeiten in der kosmischen [[Hintergrundstrahlung]]. Von dieser Strahlung sollte eine Karte angefertigt werden, daher passt auch die Abkürzung "MAP" (zu dt.: Karte). Im [[Dezember]] [[2002]] wurde die Sonde in "WMAP" umbenannt, wobei das "W" für den Physiker [[David Todd Wilkinson]] (1935–2002), einen der Entdecker bzw. Erforscher der kosmischen Hintergrundstrahlung steht.
-"MAP" ist der Nachfolger des [[Satellit (Raumfahrt)|Satelliten]] [[COBE]], der bereits [[1989]]-[[1992]] aus einem Erd[[orbit]] diese Strahlung erforschte. "MAP" sollte eine um den Faktor 20 verbesserte Karte erstellen. Die Instrumente können Temperaturunterschiede im Bereich von 20 millionstel Grad messen. Für "MAP" wurde auch ein neuer Beobachtungsort ausgewählt: Der sonnenabgewandte [[Lagrange-Punkt]] L 2. Deshalb ist "MAP" hier als [[Raumsonde]] und nicht als [[Satellit (Raumfahrt)|Satellit]] eingestuft. Die 840 kg schwere Sonde MAP wird auch als "Explorer 80" klassifiziert.
-Ab [[2007]] soll die europäische Raumsonde [[Planck_(Teleskop)|Planck]] die Strahlung mit noch dreifach höherer Auflösung vermessen - bei besserer Ausblendung von Störstrahlung.
+Nachfolgemission war von August 2009 bis Oktober 2013 die europäische Raumsonde [[Planck-Weltraumteleskop|Planck]]. Sie vermaß die Strahlung mit dreifacher Auflösung – bei besserer Ausblendung der Störstrahlung. Die WMAP-Mission ging jedoch noch bis 2010 weiter.
+WMAP ist eine Kooperation zwischen der [[Universität Princeton]] (Verantwortlich: [[Lyman Page]]) und dem [[NASA]] [[Goddard Space Flight Center]]. Leiter des Projekts ist [[Charles L. Bennett]]. Leiter der Datenanalyse ist [[Gary Hinshaw]].
-== Verlauf ==
+== Beschreibung der Sonde ==
-* "MAP" startete am [[30. Juni]] [[2001]] auf einer "[[Delta (Rakete)|Delta II]]"-Trägerrakete.
+[[Datei:WMAP rotated around its axis.gif|mini|WMAP rotiert langsamer als in dieser Animation um die eigene Achse]]
-* Den Orbit um L 2 erreichte die Sonde am [[1. Oktober]] [[2001]].
+WMAP ist eine Sonde, die sich in ca. 129 Sekunden um die eigene Achse dreht. Ihr Hauptkörper ist etwa turmförmig und trägt ein „Pseudo-Correlation-Radiometer“ genanntes Instrument, mit zwei Rückseite an Rückseite angebrachten [[Parabolantenne#Gregory-Antenne|Gregory-Antennen]] von 1,4&nbsp;m × 1,6&nbsp;m Hauptspiegelgröße. Die Sekundärspiegel sind 0,9&nbsp;m × 1,0&nbsp;m groß.<ref>{{Internetquelle |url=http://map.gsfc.nasa.gov/mission/observatory_optics.html |titel=WMAP Optics |hrsg=NASA |datum=2010-04-16 |sprache=en |abruf=2012-03-02}}</ref> Es misst auf den Frequenzen 22, 30, 40, 60 und 90&nbsp;GHz. Die Signalanteile, die bei beiden Antennen identisch sind, werden nicht registriert. Das verbleibende Signal wird gemessen.<ref>{{Internetquelle |autor=Bernd Leitenberger |url=http://www.bernd-leitenberger.de/astonomische-satelliten-speziell.shtml |titel=Spezielle astronomische Satelliten |abruf=2012-03-02}}</ref> Der Turm steht im Zentrum eines nahezu kreisrunden, ausklappbaren Sonnenschutzschirmes, dessen Speichen sechs [[Solarzelle]]nflügel sind, deren Solarzellen auf der Unterseite angebracht sind. Die Unterseite des Sonnenschutzschirms ist ständig zur [[Sonne]] ausgerichtet, so dass er die Sonde von der Sonne abschirmt. Der eigentliche Sondenkörper befindet sich dadurch ständig im Schatten und hat deshalb eine sehr niedrige Gleichgewichtstemperatur zwischen der Wärmeerzeugung an Bord und der Wärmeabstrahlung in den Weltraum. Die Betriebstemperatur des Pseudo-Correlation-Radiometers beträgt dadurch zur [[Wärmerauschen|Rauschunterdrückung]] weniger als 95&nbsp;K (−178,15&nbsp;°C).<ref>{{Internetquelle |url=http://map.gsfc.nasa.gov/mission/observatory_spec.html |titel=WMAP Mission Specifications |hrsg=NASA |datum=2010-04-16 |sprache=en |abruf=2012-03-02}}</ref>
+== Verlauf der Mission ==
+[[Datei:WMAP Trajectory to L2.jpg|mini|WMAPs Flug zu L2]]
+WMAP startete am 30. Juni 2001 auf einer [[Delta (Rakete)|Delta-II-7425-10]]-Trägerrakete in eine hochelliptische Erdumlaufbahn, auf der sie drei Erdumläufe durchführte, bevor sie beim vierten Umlauf ein [[Swing-by]]-Manöver am Mond durchführte und Richtung L2 geschleudert wurde. In den [[Lissajous-Orbit]] um L2 trat die Sonde am 1. Oktober 2001 ein. Am 20. August 2010 sendete WMAP zum letzten Mal wissenschaftliche Daten und am 20. September wurden die Steuerdüsen gezündet, wodurch WMAP seinen Lissajous-Orbit um L2 verließ und inzwischen eine Parkbahn um die Sonne erreicht hat.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.nasa.gov/topics/universe/features/wmap-complete.html |titel=NASA's WMAP Project Completes Satellite Operations |hrsg=NASA |datum=2010-10-06 |sprache=en |abruf=2010-10-08}}</ref> Die NASA finanzierte die Datenauswertung jedoch noch zwei Jahre weiter<ref>{{Internetquelle |autor=Stephen Clark |url=http://www.spaceflightnow.com/news/n1010/06wmap/ |titel=WMAP finishes nine-year probe of infant universe |hrsg=Spaceflight Now |datum=2010-10-06 |sprache=en |abruf=2010-10-08}}</ref>.
 == Ergebnisse ==
+[[Datei:WMAP 2008 universe content de.png|mini|links|alt=|Materie- bzw. Energie-Anteil des Universums zum jetzigen Zeitpunkt (oben) und zur Entkopplungszeit (unten), 380.000 Jahre nach dem Urknall]][[Datei:WMAP 2010.png|mini|Temperaturschwankungen der kosmischen Hintergrund&shy;strahlung, gemessen durch WMAP. Rot entspricht höheren Temperaturen, blau niedrigeren Temperaturen.]]Hauptaufgabe von WMAP ist die Messung der Temperaturverteilung der kosmischen Hintergrundstrahlung (gemessen wird die [[Plancksches Strahlungsgesetz|Planck’sche Strahlungstemperatur]]). Die Messungen decken den gesamten Himmel ab. Die gemessenen Temperaturfluktuationen spiegeln die Materieverteilung im Universum zum Zeitpunkt der Entkopplung von Strahlung und Materie wenige hunderttausend Jahre nach dem vor etwa 13,7 Milliarden Jahren erfolgten [[Urknall]] wider. Die Strahlung ist insgesamt extrem homogen, die Schwankungen relativ zum Mittelwert, der gegenwärtig bei etwa 2,7&nbsp;Kelvin liegt, betragen etwa 5·10<sup>−5</sup>. Die Ergebnisse von WMAP sind von herausragender Bedeutung für die [[Kosmologie]]:
+* Zur Zusammensetzung des Universums ergibt WMAP Werte von 4,6 % konventioneller [[Materie (Physik)|Materie]], 23 % [[Dunkle Materie|Dunkler Materie]] und 72 % [[Dunkle Energie|Dunkler Energie]] (In der Frühphase des Universums war die Zusammensetzung anders.)
-Obwohl die Mission noch andauert, haben Forscher bereits zahlreiche gewonnene Daten interpretiert:
+* Die Datenlage lässt auf ein [[Universum]] mit flacher (Euklidischer) räumlicher Geometrie schließen.
-* Zur Zusammensetzung des Universums ermittelte "WMAP" einen Wert von 4% [[Materie]], 23% [[Dunkle Materie|Dunkler Materie]] und 73% [[Dunkle Energie|Dunkler Energie]]
+* Die Expansion des Universums dauert aufgrund des erheblichen Beitrages Dunkler Energie ewig an.
-* Die Datenlage lässt auf ein "offenes Universum", d.h. ein [[Universum]], das endlos expandiert, schließen.
 * Das Alter des Universums wird auf 13,7 Milliarden Jahre geschätzt.
 * Erste Sterne gab es im Universum bereits vor 13,5 Milliarden Jahren.
+== Auszeichnungen ==
-''Siehe auch:'' [[Liste der unbemannten Raumfahrtmissionen]]
+* [[Charles L. Bennett]], [[Gary Hinshaw]], [[Lyman Page]] Jr., [[Norman Jarosik]], [[David Spergel]] und dem WMAP-Team erhielten für 2018 den [[Breakthrough Prize in Fundamental Physics]].
+== Siehe auch ==
+* [[Liste der Raumsonden]]
+== Einzelnachweise und Fußnoten ==
+<references />
 == Weblinks ==
+{{Commonscat|WMAP|Wilkinson Microwave Anisotropy Probe}}
-* [http://map.gsfc.nasa.gov/ NASA Mission webpage]
-* [http://www.raumfahrer.net/raumfahrt/raumsonden/map_01.shtml Raumfahrer.net: MAP erreicht Etappenziel (dt.)]
+* NASA: [http://map.gsfc.nasa.gov/ Website der Mission]
+* [http://www.raumfahrer.net/raumfahrt/raumsonden/map_01.shtml Raumfahrer.net: MAP erreicht Etappenziel]
+* [https://www.wissenschaft.de/astronomie-physik/die-himmelskarte-von-wmap/ www.wissenschaft.de: Die Himmelskarte von WMAP] – Analyse der kosmischen Hintergrundstrahlung bestätigt Theorien zur Entstehung des Universums
+* [http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/current/ Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Daten] (englisch)
+* Ergebnisse: ''First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP1) Observations: Preliminary Maps and Basic Results.'' {{arXiv|astro-ph/0302207}} (englisch)
+* [http://www.bernd-leitenberger.de/astonomische-satelliten-speziell.shtml Bernd Leitenberger: Spezielle Astronomische Satelliten, mit einem Abschnitt über WMAP]
+{{Navigationsleiste Explorer-Programm}}
-[[Kategorie:Raumsonde]]
-[[en:WMAP]]
+[[Kategorie:Raumsonde]]
+[[Kategorie:Explorer-Mission]]
-[[es:WMAP]]
+[[Kategorie:Raumfahrtmission 2001]]
-[[fi:WMAP]]
+[[Kategorie:NASA]]
-[[fr:Wilkinson Microwave Anisotropy Probe]]
-[[hu:WMAP]]
-[[it:WMAP]]
-[[ja:WMAP]]
-[[nl:Wilkinson Microwave Anisotropy Probe]]
-[[ru:WMAP]]
-[[zh:威尔金森微波各向异性探测器]]