Es rüttelt gewaltig in einem kleinen Labor an der Uni Bern, wo Forschende jene Geräte testen, die sie später ins All spedieren wollen. Auf dem Rütteltisch steht ein ausrangierter Heimcomputer, der probehalber weit über das Limit strapaziert wird. Am Ende fliegen Plastikteile durch den abgetrennten Raum – der Computer ist hinüber. Im Nebenraum hat Nicolas Thomas die Szene beobachtet. Der Professor für Experimentalphysik weiss, welche Kräfte auf Geräte und Menschen bei einem Raketenstart einwirken.
Thomas hat zusammen mit dem Astrophysik-Doktoranden Linus Stöckli ein Instrument entwickelt, das die beiden bei einer Mission auf einem Kometen einsetzen möchten. Damit erhoffen sie sich, Wassereis unter der Oberfläche zu entdecken. Dieses könnte etwas über die Entstehung des Sonnensystems verraten, als Eis und Staub zusammenkamen.
«Durch die Untersuchung der Oberfläche eines Kometen, zumindest der wenigen Zentimeter unter der eigentlichen Oberfläche, haben wir die Chance, den Entstehungsprozess des Sonnensystems wenigstens ein wenig einzugrenzen», sagt Thomas. Weil Kometen sehr wahrscheinlich Überreste aus der Entstehung des Sonnensystems sind, bieten sie demnach einen Blick in die Zeit relativ kurz nach der Geburt der Sonne. Unter anderem kann die Analyse des Wassereises Hinweise darauf geben, wie sich im frühen Sonnensystem Staub und Eis miteinander verbunden haben.
Wie das Instrument funktioniert
Stöckli zeigt im Labor ein Gerät, das optisch einer Waschmaschine gleicht, in dem er mit einem einfachen Spektrometer Messungen durchführt. Hier versucht er, verschiedene Staub-Eis-Mischungen im Vakuum zu entschlüsseln und herauszufinden, wie genau das Wassereis und der Staub miteinander verbunden sind.
Die Frage ist: Kann Stöckli in den Messungen Staub von Eis unterscheiden? «Falls wir das schaffen, werden wir ein neues Instrument entwickeln, das wir ins All schicken können», sagt Stöckli. Das Instrument der Berner Forscher ist ein Terahertz-Spektrometer. Diese Technologie wird etwa für die Sicherheit an Flughäfen angewendet.
Im Weltraum kam sie laut Thomas bisher aber nicht zum Einsatz. Die Idee dazu lieferte ein Kollege, der sich auf Laserphysik spezialisiert hat. Bei der Terahertz-Spektrometrie handle es sich um einen neuen Wellenlängenbereich, der erst durch neue Technologien zugänglich sei, sagt Thomas. Demnächst wollen die Forscher bei einem Experiment eine Antenne benutzen, um Photonen auszusenden. Diese werden entweder reflektiert – die realisierbarere Methode – oder durch eine Probe hindurchgeschickt.
Einsatz in Jahrzehnten
Thomas habe es immer als Teil seiner Arbeit in der Weltraumforschung angesehen, über neue Instrumente nachzudenken und zu versuchen, neue Messungen durchzuführen, um Dinge über Planetenoberflächen herauszufinden. Doch die Messungen im Labor, die einige Jahre dauern können, müssten klare Resultate ergeben. Etwa, falls fehlerhafte Komponenten die Messungen stören und die Resultate verfälschen sollten. Denn einmal losgeschickt, kann nichts mehr korrigiert werden.
Thomas schätzt, dass das Instrument möglicherweise bei einer Mission in den frühen 2040er-Jahren zum Einsatz kommen könnte. Dann wird der Professor schon seit mehr als einem Jahrzehnt in Pension sein.
