v1.0 Diese Untertitel sind live produziert. Das sind die Konkurrenten: China, USA und Russland, aber auch kleinere Staaten wie die Vereinigten Arabischen Emirate und natürlich die Europäer. Sie alle wollen den neuen Wettlauf im All gewinnen. Das Rennen ist in vollem Gange. Doch was ist der Preis? Herzlich willkommen im Haus der Astronomie, der ESO Supernova. Ich weiß es noch wie heute, als beim Wettlauf zum Mond die großen Raketen starteten. Die halbe Welt fieberte mit vor dem Fernsehapparat. Die ersten Menschen auf dem Mond - eine Sensation. Und heute? Raketenstarts sind doch Alltag. Und doch gibt es aktuell da einen der Zauber des Neuanfangs. Denn der Mond ist wieder ein Ziel - wer hätte das gedacht? Und weil der Mond seit seiner Entstehung der Erde immer die gleiche Seite zuwendet, d.h., er dreht sich genau einmal um die eigene Achse, während er sich einmal um die Erde dreht, sieht es so aus als gäbe es eine helle, uns zugewandte Seite und eine dunkle, von uns abgewandte Seite. Dabei kann diese dunkle Seite nicht immer dunkel sein. Beim Neumond ist sie natürlich hell beleuchtet von der Sonnenstrahlung. Wie auch immer - die Rückseite des Mondes ist bei Weitem nicht so gut erforscht wie die Vorderseite. Sie ist immer von uns abgewandt, sie ist mysteriös - und sie ist heiß begehrt. Allerdings von einem neuen Mitspieler im Weltraum. Wie lässt sich heute mit einer Mondlandung noch Aufsehen erregen? Die Amerikaner waren ja schon vor mehr als 50 Jahren dort. Aber sie landeten "nur" auf der uns zugewandten Seite des Mondes. 2018 startet China eine Rakete mit einer Sonde an Bord. Das Ziel: die Rückseite des Mondes – sie würden die Ersten sein. Die Mission gelingt auf Anhieb. Für China eine gelungene Machtdemonstration im All. Doch damit nicht genug: Tiangong, der Himmelspalast, eine Raumstation vergleichbar mit der ISS, kreist seit 2022 auf ihrer Bahn. Und das ist das nächste Etappenziel: Wer baut die erste Mondstation? Mit im Rennen: die USA. Beide Nationen haben dieselbe Region im Visier: einen großen Krater am Südpol mit idealen Bedingungen. Oben gibt es dauerhaft Licht für die Energiegewinnung. Und in seinem Schatten hofft man auf eine wertvolle Ressource: Gefrorenes Wasser. Trinkwasser und Sauerstoff könnten eigenständig erzeugt werden. Hier ließen sich die Menschen in der Mondstation versorgen. Was die Rakete angeht, hat die USA die Nase vorn: Die stärkste Rakete der Welt: die SLS. Im November 2022 dann der erste Schritt für die amerikanische Rückkehr zum Mond, Artemis I - ein Testflug. Mit an Bord: Helga und Zohar, weibliche Puppen. Für die Mission wird die Wirkung der Strahlen auch auf den weiblichen Körpern untersucht. Das Ziel der USA: Sie wollen die erste Frau auf den Mond bringen. Das Rennen um den Mond gehört zu den schwierigsten. Nur wenige Nationen haben das Potential, hier mitzumischen. Aber der Rest der Welt holt rapide auf. Elf Raumfahrt-Agenturen sind in der Lage, Raketen ins All zu schießen. Ihr Ziel: die Erdumlaufbahn, sie befördern Satelliten. Kommunikation, Navigation, bis hin zur militärischen Aufklärung. All das läuft größtenteils über Satelliten. Ohne sie würde unsere moderne Welt zum Stillstand kommen. Wer den Orbit kontrolliert, kontrolliert die Welt. Es geht um Macht und Geld. Kein Wunder, dass auch private Firmen wie z.B. SpaceX von Elon Musk in den Weltraum drängen. Sie setzen auf Wiederverwendung. Das drückt die Kosten und steigert die Frequenz von Raketenstarts. Ein voller Erfolg. Neben tausenden Satelliten bringt SpaceX auch Menschen ins All. Das Unternehmen ist schon heute ein verlässlicher Partner für die NASA. Das "Starship" von SpaceX soll die USA zurück zum Mond bringen. Ein Vorbild für die neue Landefähre. Die größte, die es jemals gab. Bereits 2025 soll sie die Mondoberfläche erreichen. Doch es bleibt die Frage: Warum das Ganze? Was gibt es auf dem Mond überhaupt zu gewinnen? Für einige ist es das Prestige. Zeigen, wie fortschrittlich und überlegen man ist. Andere schmieden visionäre Pläne, wie eine Mondstation den Raumfahrtbehörden der Welt in Zukunft nützen könnte. Denn der Mond ist nur der Anfang. Und wieder geht es um einen Wettbewerb, einen Wettlauf zu unserem Trabanten. Da wollen alle zeigen, was sie können. Denn der Mond ist womöglich der nächste Himmelskörper, den wir nutzen wollen. Er eignet sich aber auch hervorragend als Außenposten im Universum. Er hat keine flimmernde Atmosphäre und auf seiner Rückseite ist man ggü. dem irdischen Wellensalat völlig abgeschirmt. Ein tiefer Blick ins All wäre ja schon wichtig für die Wissenschaft aber auch als Frühwarnsystem gegen Asteroiden. In den letzten 50 Jahren ist dort niemand mehr gelandet. Es gibt zwar erste Anläufe aber schon denken andere über fernere Ziele nach. Der rote Planet, der Mars, ist der neue Mond – da wollen alle hin und wollen die Ersten sein. Was für eine Herausforderung! Die Reise dorthin ist nicht einfach die verlängerte Reise zum Mond. Das ist etwas ganz anderes. Der Mars – bis heute das ehrgeizigste Ziel der astronautischen Raumfahrt. Rund tausend Mal so viele Kilometer muss man zurücklegen, wie zum Mond. Und hier zu landen, ist äußerst riskant. Februar 2021. Eine Sonde soll den Marsrover "Perserverance" auf die Oberfläche bringen. Anspannung im NASA-Kontrollzentrum: Die Landung muss vollautomatisch funktionieren. Ein Funksignal würde viel zu lange brauchen. Geschafft. * Applaus und Jubel * Aber die Konkurrenz schläft nicht. Kurz vorher sind schon zwei weitere Missionen gestartet. Die Volksrepublik China will ebenfalls einen Rover auf dem roten Planeten absetzen. Mit Erfolg: Nur drei Monate nach den Amerikanern zeigen die Chinesen mit "Zhurong", dass sie auch in der interplanetaren Raumfahrt eine wichtige Rolle spielen wollen - und können. * Abgespacete Klänge * Die Mission der Vereinigten Arabischen Emirate ist nicht ganz so ehrgeizig: Das Ziel ihrer Sonde "al-Amal" ist "nur" eine Umlaufbahn um den Mars. 50 unbemannte Missionen haben den roten Planeten bereits angesteuert. Aber nur etwa die Hälfte war erfolgreich. Trotz der Schwierigkeiten planen die Raumfahrtbehörden von Amerika und China jetzt astronautische Flüge. Ein neuer Wettlauf? Elon Musk will bis zum Jahr 2050 rund eine Million Menschen zum Mars bringen - reiner Größenwahn? Es ist noch gar nicht sicher, ob oder wann wir überhaupt einen Menschen auf dem Mars landen können. Der Planet besitzt keinen Schutz vor tödlicher kosmischer Strahlung, keine atembare Luft und mittlere Temperaturen von -60 Grad. Er ist knochentrocken. Staubstürme hüllen ihn mitunter komplett ein. Wer kann hier leben? Aber der Mars war nicht immer so. Sonden und Rover haben Hinweise gefunden, dass der rote Planet einst etwas besaß, was das Leben braucht: flüssiges Wasser. Man vermutet zudem eine dichte Atmosphäre. Einige Forschende spekulieren, dass in den Seen durchaus einfache Lebensformen entstanden sein könnten. * Spannungsgeladene Klänge * Doch vor rund vier Milliarden Jahren sollte sich alles verändern. Der Planet verliert sein schützendes Magnetfeld. Der Sonnenwind weht die Atmosphäre größtenteils davon. Das Wasser entweicht ins All. Der Mars kühlt aus. Heute gleicht der Planet einer roten Wüste. Doch die Forschenden vermuten, dass es noch Reste von Wasser geben könnte, an den Polkappen. Als heißester Kandidat für Spuren von Leben gilt der Jezero-Krater, einst ein gewaltiger See. Dort hat der Rover "Perserverance" bereits Gesteinsproben genommen. Sie sollen in den nächsten Jahren zurück zur Erde gebracht und dort analysiert werden. * Raketenstart * Inzwischen versucht die Forschung bereits Wege zu finden, wie Astronautinnen und Astronauten auf dem Mars überleben können. Aus der Atmosphäre hat der Rover z.B. mittels einer eingebauten Anlage schon Sauerstoff gewonnen. Ein wichtiger Etappensieg im Wettlauf zum Mars. Die NASA, China oder gar SpaceX? Wer wird das Rennen machen und den ersten Menschen zum Mars bringen? Oder bringt das Rennen vielleicht viele Sieger hervor? In der Zusammenarbeit und internationalen Verständigung könnte der wahre Gewinn einer Marsmission liegen. Auf diesen ersten Schritt bereitet sich meine Kollegin Suzanna Randall schon seit Jahren vor. HL: Der gute alte Mars. Mich würde es wirklich wundern, wenn man auf ihm Spuren von Leben findet. Du willst da aber trotzdem hinfliegen? SR: Klar, warum nicht? HL: Es ist eine ziemlich lange Reise, es ist gefährlich. Und man wäre auf sich gestellt. SR: Klar, es ist schon ein Risiko, es ist gefährlich. Aber als erster Mensch seinen Fuß auf einen anderen Himmelskörper zu setzen - das macht es dann wieder wett, oder? HL: Ja, natürlich. Ich wollte ja auch mal Astronaut werden. Aber ist es nicht doch besser ... In der Astronomie hat man doch ganz andere Möglichkeiten. Wie weit wir ins Weltall gucken können! Es gibt offensichtlich so viele Planeten und andere Sterne. Wir haben doch ein ganz anderes Panorama in der Astronomie. SR: Wir können tatsächlich bis fast zum Anfang des Universums schauen mit den modernsten Teleskopen. Und die stehen in Chile, da war ich nämlich gerade. Das ALMA-Teleskop befindet sich ausgerechnet in einer der lebensfeindlichsten Regionen der Welt: der Atacama-Wüste. Mit Teleskopen am Boden können wir viel weiter nach Leben suchen, als es Astronauten je möglich wäre. Wenn das jetzt die Sonne ist, dann ist die Erde um die 150 Millionen Kilometer davon entfernt, der Mars im Schnitt noch mal 50 Millionen Kilometer weiter draußen. Und das ist die Distanz, die wir in den nächsten Dekaden erreichen könnten mit Raumschiffen. Wir Astronomen kommen viel weiter. Mit der heutigen Raumfähren bräuchten Astronauten bis zum nächsten Stern rund 75.000 Jahre. Unsere Teleskope können das Weltall in Lichtgeschwindigkeit erkunden und dort nach Leben suchen, wo es besonders vielversprechend ist. Damit das funktioniert, benötigen wir ganz besondere Bedingungen: Die Chajnantor-Hochebene liegt auf 5200 Metern. Ich brauche sogar extra Sauerstoff, damit ich hier fit bleibe. Die Höhe und die Trockenheit der Wüste schaffen die perfekten Voraussetzungen. Die 66 Antennen bilden zusammen das größte Radio-Teleskop der Welt. Diese Antennen können das Weltall sogar am helllichten Tag beobachten. Denn ihre "Augen" können sehen, was unseren Augen verborgen bleibt. ALMA ist ein Millimeter- und Submillimeter-Teleskop. Wir beobachten gar nicht im sichtbaren Wellenlängen-Bereich. ALMA kann den Teil sehen, den wir nicht sehen können und der wird ausgesendet von kaltem Gas und Staub. Das heißt, wir beobachten das unsichtbare Universum, das kalte Universum. Diese Antennen können also Phänomene sichtbar machen, die wir vorher nur erahnen konnten. Je nach Beobachtungsziel werden sie in unterschiedlicher Konstellation miteinander verbunden, zu einem bis zu 16 Kilometer großen virtuellen Teleskop. Die Forschenden wollen in den Gas– und Staubwolken die Geburt von Sternen und Planeten endlich sichtbar machen. Und genau das ist gelungen: 2016 macht ALMA das Bild von HL-Tau, ein junger Stern, umgeben von einer Staubscheibe, in der dunkle Bahnen freigeschaufelt wurden. Vermutet von Gesteinsbrocken, die sich bilden. Der Durchbruch, genau das, die Entstehung von Planeten, wollten die Astronominnen und Astronomen beobachten. Inzwischen hat ALMA diesen Prozess immer wieder auch bei anderen jungen Sternen nachgewiesen. Auch unser Sonnensystem muss einst so entstanden sein. Durch ALMA wissen wir, es ist nur eines unter vielen. Warum also sollte dann ausgerechnet unsere Erde ein Einzelfall in Sachen Leben sein? HL: Das ist ja ganz großartig. Wir haben über 5000 extrasolare Planeten entdeckt und jetzt können wir sogar den Sternen beim Planetenmachen live zuschauen quasi. Richtig cool mit ALMA. Die jungen Sterne haben eine Gas- und Staubscheibe um sich herum, dann sehen wir, wie die sich bildenden Planeten sich langsam einen Weg freischaufeln. Ein bisschen wie wenn man einen Schneeball nimmt und den im Schnee herumrollt. Der wird dann auch immer größer und schaufelt sich den Weg frei. Immerhin wissen wir aus unseren Suchprojekten, HL: Also ALMA zeigt nur die Spur der Steine. Bisher hat man für die Planetenentdeckung direkt nur das Licht von den Sternen verwendet. Genau, das muss man dann in einem anderen Wellenlängenbereich machen. Deswegen ist ALMA dafür auch nicht geeignet. Klar, wir sehen ja die Sonne ist ein Stern. Das sehen wir mit unseren Augen. Dann müssen wir auch im sichtbaren Wellenlängenbereich schauen, um die Sterne zu beobachten. Wie man da Planeten findet, ist: Man hat den Stern, dann kreist der Planet um diesen herum. Und durch die Masse des Planeten wackelt der Stern ein bisschen hin und her. Dieses Wackeln kann man beobachten. Das ist die eine Methode. Die andere ist: Man hat den Stern und der Planet geht vor ihn. Man beobachtet das Licht des Sterns und es wird ein bisschen dunkler. Daraus kann man schließen, dass sich um diesen Stern herum ein Planet befindet - oder mehrere. Und man benutzt diese trickreichen Methoden, weil es nicht einfach ist, einen Planeten direkt abzubilden. Man kann ihn nicht direkt fotografieren. Ich hab gelesen: Einen extrasolaren Planeten direkt zu finden wäre so, als wolle man von München aus in Frankfurt auf einem Autoscheinwerfer, der natürlich an ist, ein Glühwürmchen identifizieren. Das ist echt schwierig. Eine Handvoll Mal ist es uns gelungen, Planeten direkt abzubilden Aber etwas über diese herauszufinden, z.B. ob es Leben geben könnte, dafür brauchen wir viel größere Teleskope. Man muss sehr genau hinschauen. Genau. Dafür bauen wir auch gerade speziell ein Teleskop, das ELT. Da war ich auch auf der Baustelle. Es ist wirklich gigantisch. Startschuss für das größte optische Teleskop der Welt: Der Gipfel des Cerro Armazones muss weichen für das ELT, "Extremely Large Telescope", also das "extrem große Teleskop". Allein die Ausmaße des Fundaments sind überwältigend, so groß wie ein Fußballstadion. Es ist wirklich eine gigantische Baustelle: 1,8 Milliarden Euro soll der Bau kosten. Aber dafür entsteht hier das erste Teleskop auf der Erde, das Leben auf fremden Planeten entdecken könnte. Das ELT wird z.B. erdähnliche Planeten charakterisieren können. Das heißt, wir werden die Atmosphäre von erdähnlichen Planeten sehen können, vielleicht die Beschaffenheit erkennen und so sehen, ob es vielleicht eine Erde 2.0 gibt. Zum Ende des Jahrzehnts soll das ELT fertig werden, sein Auge auf den Himmel richten und die Suche starten. Nur etwa 30 Kilometer entfernt steht sein älterer Bruder: Das "Very Large Telescope" VLT, also das "sehr große Teleskop". Es ist deutlich kleiner. Früher war das mein Arbeitsplatz. Seit Jahrzehnten arbeitet hier die Wissenschaft daran, weit entfernte Planeten sichtbar zu machen. Beobachtet wird in der Nacht. Das Problem: Die Atmosphäre flackert und lässt die Bilder unscharf werden. Deshalb projizieren die Laser künstliche Sterne, also helle Lichtpunkte, in den Himmel, in 90 Kilometern Höhe. Mit Hilfe dieser Referenz-Sterne lässt sich das Flackern der Atmosphäre aus der Beobachtung herausrechnen. Die Bilder werden so deutlich schärfer. Der Aufwand lohnt sich. Das VLT hat die allerersten Bilder von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems gemacht. Rückschlüsse auf Leben lassen solche Bilder jedoch nicht zu. Dafür verfolgen die Forschenden eine andere Spur. Es gibt einen starken Hinweis für Leben auf einem Planeten. Unsere Erde macht es vor: Sauerstoff. Sauerstoff ist normalerweise nicht Bestandteil einer Atmosphäre. Erst durch Lebewesen, die Photosynthese betreiben, wie bei uns die Pflanzen, reichert er sich in der Atmosphäre an. Finde ich Sauerstoff in der Atmosphäre eines Planeten, habe ich ein gutes Indiz für Leben gefunden. Doch wie misst man Sauerstoff in so großer Entfernung. Auch hier nutzen wir Astronomen das Licht. Licht kann in seine Wellenlängen zerlegt werden, wie bei einem Regenborgen. Jeder Stoff absorbiert Licht auf eine spezifische Weise und verursacht so einen einzig- artigen chemischen Fingerabdruck, auch Sauerstoff. Dieses Prinzip nutzt die Wissenschaft. Sie erstellt ein "Spektrum der Atmosphäre" und das funktioniert auch bei weit entfernten Planeten. Meine Kollegen konnten Spektren von riesigen Jupiter-ähnlichen Exoplaneten messen. Der Exoplanet "Wasp4b" war einer der Ersten. Das Ergebnis: Das Spektrum zeigt Eisen, Natrium und Lithium als Bestandteile der Atmosphäre. Der Gasriese ist vermutlich ein lebensfeindlicher Ort, an dem es sogar Eisen regnen könnte. Mit dem VLT lassen sich leider nur riesige Gasplaneten untersuchen. Viel interessanter wären kleinere, erdähnliche Planeten. Doch dafür müssen wir noch warten, bis der jüngere, extrem große Bruder das ELT, fertig gebaut ist. Zwischen uns und dem Weltall gibt es ein Luftmeer, auf dessen Boden wir leben. Die Atmosphäre, sie verschluckt die Elektromagnetische Strahlung in Teilen, die aus dem Weltall kommt. Das sichtbare Licht kommt zu uns durch, die Radiowellen auch, deshalb können wir von der Erdoberfläche aus Astronomie betreiben. Die Atmosphäre verschluckt vollständig die Ultraviolettstrahlung und Röntgenstrahlung, Gott sei Dank, sonst könnten wir nicht auf der Erde leben. Aber leider schluckt die Atmosphäre auch die Infrarotstrahlung von Planeten, in Teilen. Wenn wir also wissen wollen, welche Zusammensetzung die Atmosphären von Planeten irgendwo im Universum untersuchen, dann müssen wir mit unseren Teleskopen hinaus ins All. Dort genießt man einen ungestörten Blick auf die Wunder des Universums. Beim Wettlauf auf der Suche nach außerirdischem Leben gibt es einen neuen Superstar. Viermal weiter entfernt als Astronauten je gekommen sind, schwebt ein zehn Milliarden Dollar teures Instrument, das James Webb Weltraumteleskop. Man hofft auf große Entdeckungen. Eine davon: Der erste Nachweis von Spuren des Lebens auf fernen Planeten. Über 20 Jahre hat die NASA darauf hingearbeitet. Ein sechs Meter großer Spiegel aus echtem Gold. Dafür genügen ein paar goldene Eheringe, denn die Goldschicht ist hauchdünn. Der Vorteil: Gold reflektiert nahezu perfekt langwellige Infrarotstrahlung, die man nur im Weltall beobachten kann. Solche Messungen gelingen nur, wenn das Teleskop mit einem riesigen Schirm vor störender Strahlung abgeschirmt wird. Der goldene Spiegel kühlt dann auf minus 230° C. Selbst auf dem Mars ist es wärmer, sogar in der Nacht. So ein riesiges Gerät passt in keine Rakete. Deshalb wurde es faltbar gebaut. Im Weltall kann kein Mensch mehr Hand anlegen. Aus diesem Grund muss jeder Bewegungsablauf voll-automatisiert und fehlerfrei ablaufen. Eine Herausforderung für die Ingenieure. Die Folge: Der Starttermin wurde immer wieder verschoben. Mit vierzehn Jahren Verspätung ist es im Dezember 2021 endlich so weit. Immer noch gibt es 144 Möglichkeiten, wie die Mission scheitern könnte. Das Teleskop muss sich zwei Wochen lang entfalten. Und erst ein halbes Jahr später ist es sicher: Die Mission ist erfolgreich. Die ersten Bilder enthüllen unbekannte Galaxien. Und lassen tief in dunkle Staubwolken blicken, in denen Sterne geboren werden. Bilder von bislang unerreichter Detailgenauigkeit. * Musik * Und die Suche nach Leben? Das Webb-Teleskop misst dafür im infraroten Wellenbereich. So kann es in der Atmosphäre von weit entfernten Planeten neben Sauerstoff noch andere Zeichen des Lebens nachweisen, wie Methan und Kohlendioxid. Ein besonderer Hoffnungsträger ist "Trappist-1". Dort gibt es gleich sieben Planeten von erdähnlicher Größe. Die Messungen sind im vollen Gange, aber noch lassen die Daten keine Rückschlüsse auf eine lebensfreundliche Atmosphäre oder flüssiges Wasser zu. Einige haben die Sorge, dass das Messverfahren doch nicht das hält, was sich die Forschenden davon versprochen haben. Die Sorge ist unbegründet: Webb hat seine Fähigkeiten bereits bei anderen Exoplaneten demonstriert Erstmals konnte die Atmosphäre eines erdgroßen, also winzigen, Planeten vermessen werden. Das Ergebnis wirkt auf Laien enttäuschend, weil keine Spuren von Leben nachgewiesen wurden. Aber für die Forschung ist die Messgenauigkeit der Methode ein Durchbruch. Forschende aus der ganzen Welt können das Webb Teleskop nutzen. Der Wettlauf nach Spuren von Leben hat jetzt schon viele Gewinner. Übrigens ist die Erforschung des Weltraums weit mehr als nur die Kopfgeburt von ingenieurtechnischem Enthusiasmus. Wir wollen wissen, was jenseits unseres Wissens ist. Das Weltall ist der Gerichtshof unserer Naturgesetze, aber auch der Ort der ungelösten Rätsel und der Anfang von Allem. Von dort kommt der Sternenstaub, aus dem wir hier sind. Dort oben ist alles anders als bei uns und doch ist es unsere kosmische Heimat. Aber das Weltall ist auch gefährlich und deshalb wäre es gut, wenn wir als Menschheit uns dem Kosmos gemeinsam nähern. Die internationale Zusammenarbeit bei der Erforschung des Universums könnte ein hoffnungsvolles Beispiel sein, wozu wir fähig sind, wenn wir nicht konkurrieren, nicht im Wettbewerb stehen oder uns sogar bekämpfen. Das Weltall könnte uns als Gemeinschaft zusammenschweißen, eine Gemeinschaft, die zusammenhält. Denn der Weltraum ist auch der Ort, von dem aus wir erkennen, wir leben alle auf einem Planeten. Auf dem blauen Planeten, dem wahrscheinlich schönsten Planeten der Milchstraße. Niemand hat es schöner gesagt als Carl Sagan, der berühmte Astrophysiker, der beim Anblick der kleinen blauen Perle, aufgenommen aus Milliarden Kilometern Entfernung sagte: "Schau dahin, das ist hier, das ist unser Zuhause. Hier lebt jeder Mensch, den du liebst, jeder Menschen, den du kennst, jeder, von dem du jemals gehört hast, jeder Mensch, der je existiert hat, hat hier sein Leben gelebt."