Techniklexikon

Ballonastronomie

Teilgebiet der beobachtenden Astronomie, das sich mit der Durchführung astronomischer Beobachtungen mittels Höhenballons (Ballonsonden) befasst. Die Instrumente werden in Höhen von etwa 30-45 km über den Erdboden gebracht, so dass sie sich über etwa 99-99,9 % der Gesamtluftmasse der Erdatmosphäre befinden. In diesen Höhen ist die Szintillation und die atmosphärische Extinktion stark reduziert, so dass Beobachtungen im ultravioletten und infraroten Spektralbereich möglich sind. Die Kosten liegen erheblich unter denen, die für Satelliteneinsätze notwendig sind, da die Materialanforderungen nicht so hoch sind und alle Geräte nach ihrem Einsatz in der Regel wieder verwendungsfähig sind. Die Geschichte der Ballonastronomie beginnt am 15. April 1875, als drei Aeronauten mit dem Ballon Le Zenith und einem Spektrometer das Vorkommen von Wasserdampf in der Photosphäre der Sonne untersuchen wollten. Zwei der Ballonfahrer kamen durch einen Fehler im Atmungssystem ums Leben. Weitere Flüge im ausgehenden 19. Jahrhundert dienten der Beobachtung von Sonnenfinsternissen und Meteoritenschauern. Das erste astronomische Teleskop auf einem Ballon wurde am 30. Mai 1954 von A. Dollfus eingesetzt. Zusammen mit doppelbrechenden Filtern und Sekundärelektronenvervielfachern suchte er in einer Höhe von 7000 m nach Wasserdampf in der Atmosphäre des Mars. In den folgenden Jahren konnte durch die ersten Aufnahmen oberhalb der Erdatmosphäre nachgewiesen werden, dass die Konvektion der Sonne die Granulation hervorruft. Ein Teil der Aufnahmen wurde von M. Schwarzschild mit dem Projekt Stratoscope gewonnen, einem unbemannten Ballon, der eine Höhe von 24 km erreichte (Abbildung 1). Erste Hinweise auf Wasserdampf in den Atmosphären von Mars und Venus gewann A. Dollfus 1963 aufgrund einer 1959 durchgeführten Ballonfahrt in einer Höhe von 14 km. Der Ballon trug ein 50-cm-Cassegrain-Teleskop mit einem Bleisulfid-Detektor. Ein automatisches 41-cm-Teleskop an Bord zeichnete im Projekt Balast Infrarotspektren auf, die auf Eiskristalle in der Atmosphäre der Venus hindeuteten. Die amerikanischen Flüge wurden meist mit einzelnen grossen Kunststoffballons durchgeführt. Mit einem Volumen von 300 000 m³ (das entspricht einem Würfel mit 67 m Kantenlänge) trugen mehrere dieser Ballons im Rahmen des Projekts Skyhook Nutzlasten von bis zu 5 t in Höhen von 28 km. Das grösste auf einem Ballon mitgeführte Teleskop, ein 91-cm-Cassegrain von M. Schwarzschild und R.E. Danielson, flog auf Stratoscope II und lieferte Anfang der sechziger Jahre u.a. scharfe Bilder des Planeten Uranus. Mit THISBE (Telescope of Heidelberg for Infrared Studies by Balloonborn Experiments) sandte das MPI für Astronomie in Heidelberg zwischen 1968 und 1969 u.a. verschiedene Teleskope mit Öffnungen von 6-20 cm in Höhen bis 41 km (Abb. 2). Dabei wurden Beobachtungen im ultravioletten, im visuellen und im infraroten Spektralbereich durchgeführt, beispielsweise wurde das Gebiet um das galaktische Zentrum Zentrum im Infrarotbereich untersucht. Ausgangspunkt vieler Ballonexperimente ist der Ort Palestine in Texas. Aufgrund seiner kontinentalen Lage und der vorherrschenden Windrichtungen sind Flüge von 12-48 Stunden Dauer möglich, wobei die Nutzlast immer noch auf dem Festland geborgen werden kann. [GR1]

Ballonastronomie 1: Von dem deutschen Ballonteleskop Projekt Spectrostratoscope am 17. Mai 1975 erhaltenes Bild der Sonnengranulation im weissen Licht mit Spalt und Ausschnitt aus dem Spektrum bei 513 nm Wellenlänge. Die Länge des Spalts beträgt 60 ² .

Ballonastronomie 2: Die von einem 100 m hohen, heliumgefüllten Ballon getragene Ballongondel THISBE kurz nach dem Start.