Die europäische Weltraumorganisation ESA startet im Frühjahr 2027 die PLATO-Weltraummission. Die Abkürzung steht für „PLAnetary Transits and Oscillations of Stars“. Ehrgeiziges Ziel von PLATO ist – kurz gesagt – das Aufspüren einer „zweiten Erde“ irgendwo im Universum – also eines oder mehrerer Himmelskörper, die Voraussetzungen für Leben bieten.

Spektakuläres Weltraumteleskop

Geleitet wird die ESA-Mission von Heike Rauer, Professorin für planetare Geophysik an der Freien Universität Berlin und Beraterin des Vorstandes des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums. Die Astrophysikerin koordiniert für das Projekt fast 1000 Forschende sowie Ingenieurinnen und Ingenieuren aus mehr als 100 wissenschaftlichen Einrichtungen und Industriepartnern aus rund 20 Ländern. Das Konsortium hat die PLATO-Mission vorbereitet und dafür in den vergangenen Jahren, gemeinsam mit der ESA und der Raumfahrtindustrie, unter anderem ein neuartiges Teleskop entwickelt. Heike Rauer ist überzeugt: „In den nächsten Jahrzehnten können wir es schaffen, die Frage zu beantworten, ob wir allein sind im Universum – oder ob da draußen noch jemand ist.“

Was wir jetzt schon wissen: Unser Sonnensystem besteht aus der Sonne, die umkreist wird von den vier Gesteinsplaneten Merkur, Venus, Erde, Mars und den vier Gas- und Eisplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun sowie dem Zwergplaneten Pluto. Mitte der 1990er-Jahre wurde der erste Planet außerhalb unseres Sonnensystems bestätigt – ein Gasplanet, rund 50 Lichtjahre von der Erde entfernt, der von der Wissenschaft den Namen „51 Pegasi b“ erhielt.

Mittlerweile sind mehr als 6000 Exoplaneten bekannt – darunter faszinierende Himmelskörper wie riesige Gasplaneten, heiße Supererden oder Planeten, die fast komplett aus Eisen bestehen. „Aber eine zweite Erde – also ein Gesteinsplanet mit flüssigem Wasser, der um einen sonnenähnlichen Stern kreist und sich in der habitablen Zone befindet – ist bislang nicht dabei“, sagt Heike Rauer.

Die neue ESA-Mission will diese Lücke schließen – mit dem spektakulären Weltraum-Teleskop PLATO, das unter anderem mit 26 hochpräzisen Kameras ausgestattet ist und künftig vom sogenannten Lagrange-Punkt L2 aus über unser Sonnensystem hinaus ins Weltall blicken soll. Der nach dem italienischen Mathematiker und Astronomen Joseph-Louis Lagrange (1736–1813) benannte Punkt befindet sich etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt auf der sonnenabgewandten Seite. Für die Forschung ist diese Position interessant, weil sich dort Gravitations- und Fliehkräfte zweier umeinanderkreisender Körper – also in dem Fall von Sonne und Erde – gegenseitig aufheben, sodass ein dritter Körper wie beispielsweise ein Teleskop einen Gleichgewichtspunkt findet und quasi stabil im Weltall positioniert werden kann. An dem für die Weltraumforschung so wichtigen Punkt ist beispielsweise auch das NASA-James-Webb-Teleskop platziert.

Von L2 aus wird die PLATO-Teleskop rund 250.000 Sterne beobachten und unter ihnen nach einer „zweiten Erde“ suchen. Genutzt wird dabei die sogenannte Transitmethode: Zieht ein Planet vor seinem Stern vorbei, verdunkelt er dessen Licht für kurze Zeit minimal, was das Weltraumteleskop registriert. Aus dieser winzigen Helligkeitsänderung können Forschende Größe, Umlaufzeit und – gemeinsam mit Messungen großer Teleskope auf der Erde – Masse und innere Struktur des Planeten bestimmen.

Aus den Messdaten lassen sich mögliche erdähnliche Kandidaten identifizieren. Um als „erdähnlich“ in Betracht zu kommen, müsste sich ein Planetenkandidat in der habitablen Zone seines Sterns befinden, also in einem Abstand mit gemäßigter Temperatur, damit potenzielles Wasser an der Oberfläche flüssig ist – also nicht zu heiß, sodass es verdampft, und nicht zu kalt, sodass es zu Eis erstarrt.

In weiteren, zukünftigen Schritten sollen diese dann auf Biosignaturen – also das Vorhandensein von Wasser, Ozon, Sauerstoff, Kohlenstoff oder anderen Bausteinen für Leben – mithilfe spektroskopischer Analysen untersucht werden.

Doch bis zur Entdeckung einer solchen „zweiten Erde“ ist es ein langer Weg. Noch befindet sich das PLATO-Teleskop auf der Erde – aktuell auf dem ESA-Gelände in den Niederlanden, dort wartet es auf den Abflug ins All. Der Start von PLATO ist für Frühjahr 2027 terminiert.

Mit offenem Mindset suchen

Wenn die Sonde L2 erreicht hat, beginnt die „Commissioning Phase“, also die Inbetriebnahme, an der das Forschungsteam der Freien Universität um Heike Rauer aktiv beteiligt ist. „Man kann sich gut vorstellen, dass der Flug ins All die Instrumente ordentlich durchrüttelt. Unsere Aufgabe ist es, gemeinsam mit anderen Forschenden in ganz Europa die Funktion und Messgenauigkeit der Kameras zu prüfen und sicherzustellen – sowohl vor als auch nach dem Start der wissenschaftlichen Messungen“, erklärt David Kappel, vom PLATO PMC Performance Team an der FU. Seine Kollegin Diana Kossakowa ergänzt: „Wir stellen sicher, dass die Kameras konsistent hochpräzise Bilddaten liefern. Um die Bildqualität zu erhöhen, entwickeln wir Algorithmen. Sie sollen Anomalien wie defekte Pixel, Rauschmuster und unerwartetes Verhalten des Instruments erkennen.“

Rund drei Monate werden für diese Arbeiten veranschlagt, dann geht die „Science Phase“ los: PLATO beginnt, am Sternenhimmel nach erdähnlichen Planeten zu suchen und produziert dabei riesige Datenmengen. Diese umfassend zu analysieren, dürfte eine ganze neue Generation von Forschenden unterschiedlichster Disziplinen beschäftigten, sagt Heike Rauer. So war es auch bei zahlreichen anderen Weltraummissionen: Die interessanten wissenschaftlichen Erkenntnisse traten häufig erst in späteren Forschungsetappen zutage.

Die 65-jährige Missionsleiterin geht davon aus, dass sie selbst nur noch am Anfang der „Science Phase“ aktiv in die Forschungen eingebunden ist. Dennoch würde sie gerne noch eine wissenschaftliche Antwort bekommen auf die Frage, ob wir alleine sind im Universum. Denn das wäre bedeutsam für die Menschheit und würde den Blick auf den Heimatplaneten Erde gravierend verändern: „Es macht einen Unterschied zu wissen, ob es noch anderswo Leben gibt oder nicht“, betont Rauer.

Noch ist unklar, ob durch PLATO tatsächlich erdähnliche Planeten, und später sogar Leben darauf, entdeckt werden wird. Tatsächlich herrscht zur Frage nach außerirdischem Leben eine geteilte Meinung in der Wissenschaft. Die Wahrscheinlichkeit, dass es im Universum Leben gibt, wie wir es von der Erde kennen, ist statistisch gesehen sehr gering, erklärt Heike Rauer. Die Astrophysikerin sagt aber auch: „Was wir nicht kennen und nicht erwarten, nehmen wir auch nicht in unsere Wahrscheinlichkeitsberechnungen auf. Wir sollten deshalb mit offenem Mindset suchen.“

Problem Weltraumschrott

Die Astrophysikerin macht zudem auf ein neues menschengemachtes Problem aufmerksam, das mit den Weltraumaktivitäten verbunden ist: Die Raumfahrt hinterlässt im All jede Menge Technikmüll, der mit der Zeit in immer kleineren Partikeln umherfliegt. Der anwachsende Weltraumschrott könnte künftig nicht nur für Geräte wie Satelliten, Sonden und Spaceshuttles zur Gefahr werden, sondern auch für die Menschen selbst: „Wenn die Bruchstücke sehr fein werden, fangen sie an, Licht zu streuen“, sagt Rauer. Ähnlich wie bei Staub- oder Nebelwolken würden diese die Sicht in den Himmel beeinträchtigen. Das hätte Auswirkungen auf das Klima und die Biosphäre auf der Erde: Tiere könnten sich nicht mehr an Sternen orientieren, und nachfolgende Menschengenerationen würden keinen Sternenhimmel sehen können.

Heike Rauer macht sich deshalb dafür stark, dass Raumfahrtmissionen ihren Weltraumschrott auf die Erde zurückbringen. Erste Regeln hat zum Beispiel die „International Astronomical Union“ dazu aufgestellt, quasi der internationale Berufsverband der Astronomie. Nun komme es darauf an, dass sich alle daran halten – öffentliche, wissenschaftliche Missionen ebenso wie private Raumfahrtunternehmen, fordert die Forscherin. Das PLATO-Teleskop soll übrigens keinen Weltraumschrott verursachen. Wenn die Sonde nach mehreren Jahren ihre Arbeit einstellt, wird sie im Weltraum die Sonne umkreisen und nicht auf die Erde fallen.