Euclid – benannt nach dem antiken Mathematiker Euklid von Alexandria – ist ein Weltraumteleskop der ESA zur genauen Vermessung der Expansion des Universums, das im Rahmen des Programms Cosmic Vision 2015–2025 entwickelt wurde. Dazu messen zwei Instrumente sichtbares Licht und Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich von 550 bis 2000 nm. Die gewonnenen Daten sollen Erkenntnisse zur vermuteten Dunklen Energie und Dunklen Materie liefern.Euclid – Mission Summary. In: sci.esa.int. ESA Science & Technology, 1. September 2019, abgerufen am 4. Juli 2023. „Primary goal: To understand the nature of dark energy and dark matter by accurate measurement of the accelerated expansion of the Universe through different independent methods.“
Das Weltraumteleskop wurde am 1. Juli 2023 von dem Raumfahrtdienstleister SpaceX mit einer Falcon-9-Rakete gestartet und erreichte am 28. Juli 2023 sein Ziel, eine Bahn um den zweiten Lagrange-Punkt (kurz L2) im Erde-Sonne-System. Die ersten Bilder des Teleskops wurden am 31. Juli 2023 veröffentlicht. Es soll mindestens sechs Jahre lang den Weltraum erkunden und mehr als ein Drittel des gesamten Himmels durchmustern.. In: DLR.de. 20. Juni 2012, abgerufen am 4. Juli 2023.Euclid – Mission-Science. In: sci.esa.int. ESA Science & Technology, 25. Juni 2020, abgerufen am 4. Juli 2023.
Missionsziele Die Mission untersucht den Zusammenhang zwischen Rotverschiebung und der Entwicklung der kosmischen Strukturen, beispielsweise von Galaxien und Galaxienhaufen. Erfasst werden die Formen von Galaxien und Galaxienhaufen bis zu einer Rotverschiebung von ungefähr 2. Damit reicht der Blick ungefähr 10 Milliarden Jahre zurück und deckt damit den Zeitraum ab, in dem sich die Entwicklung des Universums vor allem durch den Einfluss von Dunkler Materie erklären lässt. Aus den Daten soll die bisher größte und genaueste 3D-Karte des Universums entstehen, mit Milliarden Sternen und Galaxien und einem sehr großen Vorrat an Daten, die von der Forschung über viele Jahre hin ausgewertet werden.
Euclid soll helfen, die folgenden Fragen zu beantworten:
Wie verteilt sich Dunkle Materie im Universum? Wie vollzog sich die Ausdehnung des Universums? Was sagt uns das über mögliche Eigenschaften Dunkler Energie? Lassen sich die Beobachtungen durch einen mit der Zeit sich ändernden Anteil an Dunkler Energie erklären? Wie formen sich die großräumigen Strukturen im Universum?
Für die Beantwortung dieser Fragen nutzt Euclid hauptsächlich zwei Mittel:
Schwache Gravitationslinsen: Sie sind ein Mittel, um die Verteilung von Dunkler Materie erfassen zu können, indem die Verzerrungen von Galaxien durch ungleich verteilte Massen entlang der Sichtlinien untersucht werden. Baryonische Akustische Oszillationen: Dies sind Wellen, die in großen Galaxienhaufen erkannt werden können. Aus diesen Wellenmustern kann ein Maßstab für die Ausdehnung des Universums und für die mutmaßliche Beschleunigung durch Dunkle Energie abgeleitet werden.
Ablauf Bauvergabe und Bau Die Verträge mit den beteiligten Instituten, die die beiden wissenschaftlichen Instrumente bauen sollten, wurden am 20. Juni 2012 unterschrieben. Am 24. Januar 2013 wurde bekannt gegeben, dass die NASA Sensoren für das Infrarotinstrument von Euclid liefern wird.Michael Clormann: Euclid soll Licht ins Dunkel bringen. In: Raumfahrer.net. 25. Januar 2013, abgerufen am 4. Juli 2023. US-Wissenschaftler sind damit an Euclid beteiligt.Stephen Clark: NASA signs on to European dark energy mission. In: Spaceflightnow.com. 25. Januar 2013, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
Der Bau des Raumflugkörpers wurde im Juni 2012 ausgeschrieben.Dark Universe mission blueprint complete. In: ESA.int. 20. Juni 2012, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch). In Astriums Entwurf für Euclid bestehen die beiden ersten der drei Teleskopspiegel aus Siliciumcarbid. Im alternativen Entwurf von Thales Alenia Space sollten diese Teleskopspiegel aus Glaskeramik bestehen, die von einer Stützstruktur aus Siliciumnitrid stabilisiert wird.
Astrium in Toulouse gewann am 11. Juni 2013 den Auftrag für das Nutzlastmodul von Euclid mit Teleskopspiegeln aus Siliciumcarbid.Euclid to probe dark Universe with Astrium science module. In: ESA.int. 11. Juni 2013, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).. In: Space-AirbusDS.com. 11. Juni 2013, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch). Thales Alenia Space (TAS) hingegen wurde am 27. Juni 2013 als Hauptauftragnehmer für Euclid ausgewählt. TAS baute demnach die Versorgungseinheit. In diese wurde dann das Nutzlastmodul von Astrium eingebaut.Thomas Weyrauch: TAS Hauptauftragnehmer für ESA-Teleskop Euclid. In: Raumfahrer.net. 28. Juni 2013, abgerufen am 4. Juli 2023.. In: ThalesGroup.com. 27. Juni 2013, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
Im Juli 2020 waren die Arbeiten und Tests an den beiden Instrumenten abgeschlossen.
Start mini|Position des 2. Lagrange-Punktes Das Weltraumteleskop sollte nach ursprünglicher Planung mit einer Sojus-Rakete vom europäischen Weltraumbahnhof in Kourou starten.Euclid – Fact Sheet. In: sci.esa.int. ESA Science & Technology, 24. Januar 2023, abgerufen am 4. Juli 2023. Aufgrund des Russischen Überfalls auf die Ukraine und der darauf folgenden Embargos wurden im März 2022 die geplanten Starts mit der Sojus-Rakete aufgekündigt.Jason Rainbow, Brian Berger: Soyuz embargo strands satellites with limited launch options. In: SpaceNews.com. 10. März 2022, abgerufen am 4. Juli 2023. Stattdessen startete Euclid mit einer Falcon-9-Rakete des privaten Raumfahrtdienstleisters SpaceX. Dafür wurde das Teleskop von Cannes nach Savona und von dort am 15. April 2023 per Schiff zum Kennedy Space Center in Florida transportiert.
Die Falcon 9 startete am 1. Juli 2023 um 17:12 MESZ. Der Start verlief gut. Am 2. Juli wurde eine kleine Korrektur der Flugbahn vorgenommen und die Geschwindigkeit um 2,14 m/s geändert.
Missionsverlauf
Als Zielort für Euclid wurde wie bei einigen modernen Weltraumteleskopen eine Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt L2 des Sonne-Erde-Systems gewählt, da die störende Strahlung von Sonne, Erde und Mond dort aus der gleichen Richtung auf das Teleskop trifft und somit bestmöglich abgeschirmt werden kann. Bei allen solar betriebenen Satelliten wie Euclid ist zudem erforderlich, dass der Orbit um L2 dauerhaft außerhalb des Erdschattens liegt.
Während der Reise zu L2 wurde zunächst das Raumfahrzeug auf korrekte Funktion getestet, dann begann die Kommissionierungsphase. Vom 4. bis 8. Juli 2023 wurde der Hauptspiegel in Richtung Sonne gedreht. Hierdurch wurde der Spiegel erhitzt, und eventuell verbleibende Eisablagerungen auf dem Spiegel konnten so verdampfen. Die beiden Instrumente wurden für den Einsatz vorbereitet. Am 9. Juli wurde die Hochgewinnantenne ausgefahren, anschließend wurde vom 11. bis 12. Juli die Elektronik der Nutzlasten einschließlich der redundanten Systeme getestet.
mini|hochkant=1.25|Euclid-Aufnahme des Perseushaufens (74-Megapixel-Ausschnitt aus einem 609-MP-Foto) Schließlich wurde das Feinausrichtungssystem getestet. Das erste Licht der Instrumente war zwischen dem 15. und 18. Juli 2023. Die ersten, noch unfokussierten Bilder zeigten, dass alle Instrumente voll funktionsfähig waren und die erwarteten Qualitäten aufweisen. Das VIS-Instrument zeigte jedoch bei einer bestimmten Ausrichtung zur Sonne ein unerwartetes Muster. Vermutet wurde zuerst, dass dieses vor allem durch Streulicht verursacht wird, das unter bestimmten Umständen auf den Feinausrichtungssensor fällt. Der Sensor konnte die Leitsterne nicht finden. Dann stellte sich heraus, dass bei hoher Sonnenaktivität, wie es zur Zeit der Kommissionierung der Fall war, Protonen aus dem Sonnenwind beim Einschlag auf dem Detektor des Feinausrichtungssystems als Sterne interpretiert werden. Außerdem verursachte Röntgenstrahlung von der Sonne weitere Störungen. Um diese Störungen zu verringern, wurde im September eine neue Software für eine veränderte Beobachtungsfolge installiert. Der Sensor ist dabei dauerhaft in eine Richtung weg vom Sonnenwind ausgerichtet. Durch die geänderte Ausrichtung kann Euclid nicht den ursprünglichen Beobachtungsplan verfolgen, und der Betrieb ist weniger effizient als anfangs geplant. Die Missionsziele sollen aber weiterhin erreichbar sein.Ready, set, go! Euclid begins its dark Universe survey. In: ESA.int. 14. Februar 2024, abgerufen am 24. März 2025.
Die Instrumente wurden fokussiert und das Raumfahrzeug erreichte am 28. Juli 2023 die Umlaufbahn um L2. Am 14. Februar 2024 begann der reguläre Betrieb mit der Himmelsdurchmusterung.
Die nominale Missionsdauer beträgt sechs Jahre, plus ca. sechs Monate für die Kommissionierung und Kalibrierung, eine Verlängerung um weitere fünf Jahre ist möglich.
Wissenschaftliche Auswertung Die Daten von Euclid werden vom internationalen Euclid-Konsortium ausgewertet. Gegen Ende 2023 waren ungefähr 2600 Teilnehmer am Euclid-Konsortium registriert, davon ca. 1000 Astrophysiker, Kosmologen, theoretische Physiker und Teilchenphysiker, die in rund 200 Instituten und Laboratorien arbeiten, mit dem Zweck der Auswertung der Missionsdaten und zur Überprüfung der Erkenntnisse mit erdgebundenen Teleskopen und in Laboratorien aller Art. Die Prozesse sollen in ähnlicher Weise laufen wie DPAC, das Daten der Gaia-Mission auswertet. Euclid befasst sich jedoch mehr mit Galaxien und Gravitationslinsen als mit einzelnen Sternen. Die Sterne der Milchstraße insgesamt sind bei der Auswertung eher hinderlich und die beobachteten Himmelsbereiche umgehen die Regionen der Milchstraße mit hoher Sternendichte und die Regionen mit Zodiakallicht.
Die Zentrale des Konsortiums befindet sich am Institut d’Astrophysique de Paris. Mitarbeiter und Wissenschaftler können sich zudem über nationale Büros registrieren. Solche Büros gibt es in Österreich, Belgien, Kanada, Dänemark, Finnland, Frankreich, Deutschland, Italien, Japan, den Niederlanden, Norwegen, Portugal, Spanien, Rumänien, der Schweiz, dem Vereinigten Königreich und den USA.
Citizen-Science-Projekt „Euclid Galaxy Zoo“ Am 1. August 2024 starteten ESA und das Euclid Consortium das Citizen-Science-Projekt „Euclid Galaxy Zoo“ auf der Zooniverse Plattform. Freiwillige können dort Bilder nach der Form der abgebildeten Galaxien klassifizieren. Mit den Ergebnissen wird auch ein KI-Algorithmus namens ZooBot trainiert, der später bei der Auswertung der täglich erwarteten rund 100 GB Daten helfen soll.
Veröffentlichungen Die ersten Fotos wurden am 31. Juli 2023 veröffentlicht, erste hochaufgelöste Bilder am 7. November desselben Jahres. Am 23. März 2025 veröffentlichte die ESA zum zweiten Mal von Euclid geschossene Fotos aus dem Euclid Quick Data Release 1:
Weitere Durchmusterungsdaten wurden seitens ESA am 19. März 2025 veröffentlicht, darunter eine Vorschau auf drei Deep Fields (deutsch „Tiefenfelder“):
Euclid Deep Field South Euclid Deep Field Fornax Euclid Deep Field North
Die Aufnahmen umfassen einen Bereich von 63 Quadratgrad, eine Fläche 300 Mal größer als die Fläche des Vollmonds. Sie zeigen bereits hunderttausende Galaxien in verschiedenen Formen und Größen und über 500 Gravitationslinsen und lassen erahnen, wie umfangreich die Daten von Euclid sein werden.
Das erste umfassende Datenrelease wurde für den Oktober 2026 angekündigt, dabei wird dennoch nur eine begrenzte Auswahl von Daten veröffentlicht. Die Mission soll am Ende mit 14.000 Quadratgrad ein Drittel des Himmels abdecken.
Aufbau des Satelliten Servicemodul Das Servicemodul enthält alle nötigen Komponenten, die zum Betrieb des Raumfahrzeugs und der Nutzlast notwendig sind. Dazu zählen das Telemetrie- und Kommunikationssystem, die Energieversorgung, die Navigations- und Lagekontrolle, die Triebwerke, die Temperaturkontrolle, Bordcomputer, Speichermodule, Tanks für die Treibstoffe Hydrazin und Kaltgas etc. Auch die Elektronik der Instrumente ist im Servicemodul untergebracht.
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