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China / Wukong: Reset und Positronenanomalie


04. Februar 2018 - Der Bordrechner der auch als DAMPE für DArk Matter Particle Explorer bezeichneten chinesischen Raumsonde Wukong wurde zum Jahreswechsel neu gestartet. Grund dafür war eine Anomalie bei der Erfassung von Messdaten. Die von der Sonde bisher erfassten Daten bestätigen eine Häufung von Partikeln mit bestimmter Energie.

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Autor: Axel Nantes, Quelle: CAS, CCTV, PMO


CAS

Bild vergrößernWukong alias DAMPE über der Erde - Illustration
(Bild: CAS)
Gemäß Angaben des chinesischen Staatsfernsehens (China Central Television, CCTV) war die Zahl der gemessenen Partikel aus der kosmischen Strahlung am letzten Tag des Jahres 2017 unerwartet eingebrochen. Missionsspezialisten der Sternwarte am purpurnen Berg (Purple Mountain Observatory, PMO) der chinesischen Akademie der Wissenschaften (Chinese Academy of Sciences, CAS) bei Nanjing hatten sich dann unmittelbar des Problems angenommen und kamen zu dem vorläufigen Schluß, dass Wukong möglicherweise von einem Mikrometeroiten getroffen worden war.

Nachdem man also annahm, dass das in rund 500 Kilometern über der Erde kreisende Raumfahrzeug mit einem einige Kilometer pro Sekunde schnellen Mikrometeroiten kollidiert war, galt es, Maßnahmen zu überlegen, mit deren Hilfe Wukong wieder in den Regelbetrieb versetzt werden könnte.

Also wurde ein koordiniertes Zusammenwirken des nationalen Zentrums für Weltraumwissenschaften (National Space Science Centre, NSSC) der CAS in Peking und des Satellitenkontrollzentrum Xi'an (Xi'an Satellite Control Centre, XSCC) in der Provinz Shaanxi organisiert. Dann sendete man Kommandos an Wukong, die bei erfolgreicher Ausführung einen Neustart von Wukongs Bordrechner veranlassen würden. So geschah es dann auch. Rund 19 Stunden nach Auftreten der Anomalie arbeitete die Sonde nach offiziellen Angaben aus China wieder wie vorgesehen.

DAMPE Collaboration

Bild vergrößernunsteter Verlauf von Partikeln mit ansteigender Energie
(Bild: DAMPE Collaboration)
Aufgabe der seit dem 17. Dezember 2015 im All befindliche Sonde ist die Suche nach Hinweisen auf Dunkle Materie, und insbesondere der nach Anzeichen für sogenannte WIMPS (weakly interacting massive particles), Masseanhäufungen mit ausschließlich schwacher Wechselwirkung. Sollten WIMPS existieren, würden sie sich nach Erwartungen von Forschen hin und wieder gegenseitig auslöschen oder gelegentlich einfach zerfallen. Dabei sollten, so wird vermutet, Elektronen und Positronen entstehen, die sich mit technischen Mitteln – und den Detektoren an Bord von Wukong – erfassen lassen.

In den ersten 530 Tagen seiner Arbeit hat Wukong nach Angaben des PMO unter rund 2,8 Milliarden Erfassungen hochenergetischer kosmischer Partikel rund 1,5 Millionen kosmische Partikel mit Energien über 25 GeV aufgefangen. Auffällig bei den Messungen ist ein Fehlen von Partikeln mit Energien im Bereich von 0,9 TeV und eine Häufung von Partikeln im Bereich von 1,4 TeV, was als Hinweis auf die Existenz bisher nicht nachgewiesener Teilchen oder besonderer exotischer physikalischer Prozesse gewertet werden könnte.

PMO

Bild vergrößernWukong-Messungen im Vergleich
(Bild: PMO)
Die von Wukong durchgeführten Messungen bestätigen den auch als Positronenanomalie bezeichnen Überschuss an hochenergetischen Positronen, den das Alpha-Magnet-Spektrometer 2 (AMS-02) an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) und das Instrument Pamela (payload for antimatter matter exploration and light-nuclei astrophysics) an Bord des russischen Erdbeobachtungssatelliten Resurs-DK 1 aufgezeigt hatten.

Wu Ji. Direktor des NSSC, wird vom CCTV mit den Worten zitiert, dass die festgestellten Auffälligkeiten im elektromagnetischen Spektrum von Astrophysikern und Theoretikern als mögliche Folge der Existenz Dunkler Materie interpretiert werden, bei deren Zerfall neue Teilchen entstünden. Wukong ist für die aktuelle Forschung von besonderer Bedeutung, da die Detektoren an Bord der Sonde Messungen mit einer besonders hohen (Energie-)Auflösung ermöglichen und wenigen Beeinflussungen durch die kosmische Hintergrundstrahlung unterliegen.

Wukong besitzt eine Auslegungsbetriebsdauer von drei Jahren. In den ersten beiden Jahren soll die Sonde zwei vollständige Himmelsdurchmusterungen absolvieren, um dann im dritten Einsatzjahr bestimmte Himmelsregionen mit hoher Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein von Dunkler Materie besonders intensiv unter die Lupe zu nehmen.

Wukong alias DAMPE ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 41.173 und als COSPAR-Objekt 2015-078A. Die chinesische Bezeichnung Wukong bedeutet König der Affen.



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