Voyage 2050 ist ein langfristiges wissenschaftliches Planungsprogramm der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) für die Durchführung von Weltraummissionen. Es folgt auf das Programm Cosmic Vision 2015–2025 (ESA-Wissenschaftsprogramm der 2010er und 2020er Jahre) und definiert die wissenschaftlichen Schwerpunkte für die Jahre 2035 bis 2050.
Das Programm folgt einer dreistufigen Missionsstruktur: großen Flaggschiff-Missionen (L-Klasse), mittleren Missionen (M-Klasse) und kleineren Missionen (S-Klasse), dazu kommen kostengünstige Gelegenheitsmissionen mit kurzer Vorbereitungszeit (F-Klasse oder „Fast-Missions“).
Verlauf und Organisation Der Planungsprozess für Voyage 2050 wurde im März 2019 begann im März 2019. Die wissenschaftliche Gemeinschaft wurde aufgerufen, Vorschläge in Form von sogenannten White Papers einzureichen; es wurden knapp 100 Projektvorschläge eingereicht. Ein aus 13 Forschern bestehendes Senior Science Committee bewertete diese Vorschläge im Hinblick auf ihre wissenschaftliche Relevanz und technologische Machbarkeit.
Im Juni 2021 übergab das Komitee seinen Abschlussbericht an den wissenschaftlichen Direktor der ESA. Darin wurden die Kernthemen für drei zukünftige L-Klasse-Missionen sowie Vorschläge für die M-Klasse und langfristige Technologie-Entwicklungen festgelegt. Die konkreten Raumsonden werden erst zeitversetzt über offene Ausschreibungen (Call for Missions) ausgewählt.
Wissenschaftliche Themenschwerpunkte (L-Klasse) Für die L-Klasse-Missionen definierte das Komitee drei wissenschaftliche Hauptthemen:
Monde der Gasplaneten Das Hauptziel ist die Untersuchung der Habitabilität von Ozeanwelten im äußeren Sonnensystem sowie die gezielte Suche nach Biosignaturen. Dabei sollen die physikalischen Wechselwirkungen zwischen dem Mondinneren und oberflächennahen Strukturen analysiert werden. Dieses Thema baut direkt auf den Entdeckungen der Raumsonde Cassini-Huygens und den erwarteten Daten von JUICE auf.
Von gemäßigten Exoplaneten zur Milchstraße Hierbei stehen zwei alternative Umsetzungsoptionen im Fokus: Option a: Die Charakterisierung der Atmosphären von gemäßigten Exoplaneten im Infrarotbereich, um chemische Verbindungen wie Methan, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid, Wasser und Ozon nachzuweisen. Option b: Eine astrometrische Nachfolgemission zum Weltraumteleskop Gaia, die im Infrarotlicht arbeitet, um Sterne innerhalb der galaktischen Ebene zu kartieren, die im sichtbaren Spektrum durch interstellaren Staub verdeckt sind.
Untersuchung des frühen Universums Dieses Thema widmet sich grundlegenden Fragen der Astrophysik und Fundamentalphysik, insbesondere der Entstehung der ersten kosmischen Strukturen und frühen Schwarzen Löcher. Empfohlen wird der Einsatz neuartiger Gravitationswellendetektoren oder hochpräziser Mikrowellen-Spektrometer, um die kosmische Hintergrundstrahlung mit hohem Rotverschiebungsfaktor zu vermessen. Die Missionen sollen die Erkenntnisse von Planck und der zukünftigen Mission LISA erweitern.
Missionen Mission Klasse Status Geplanter Start Missionskonzept / Ziel L4 L-Klasse Offen ca. 2040–2045 Untersuchung eines oder mehrerer Jupiter- oder Saturnmonde L5 L-Klasse Offen ca. 2045–2050 Charakterisierung gemäßigter Exoplaneten oder Infrarot-Astrometrie der Milchstraße. L6 L-Klasse Offen ca. 2050 Detektion von Gravitationswellen oder hochpräzise Mikrowellenspektroskopie des frühen Universums.
Konzept einer L4-Mission zu Enceladus
Ein im Februar 2022 einberufenes Expertengremium legte im März 2024 den Evaluationsbericht für die nächste L-Klasse-Mission (L4) vor. Als wissenschaftlich vielversprechendstes Ziel wurde der Saturnmond Enceladus vorgeschlagen.
mini|Künstlerische Darstellung der Eisfontänen (Geysire) am Südpol des Saturnmonds Enceladus. Die Fontänen erlauben eine Probenentnahme des subglazialen Ozeans direkt aus dem Orbit.
Enceladus setzte sich gegen alternative Ziele durch, da die Jupitermonde Ganymed und Kallisto bereits durch JUICE abgedeckt werden, eine Landung auf Europa das Budget der L-Klasse überschritten hätte und der Saturnmond Titan eine chemisch komplexere Umgebung aufweist, dessen Ozean zudem keinen direkten Kontakt zum Gesteinskern hat. Ein wesentlicher Vorteil von Enceladus sind die kryovulkanischen Geysire der Südpolregion, die Material aus dem inneren, flüssigen Ozean ins All schleudern. Dies ermöglicht eine chemische Analyse des Wassers direkt beim Durchflug aus der Umlaufbahn.
Das technische Profil der L4-Mission sieht eine kombinierte Architektur vor: Ein Orbiter soll langlebige Messungen im Saturnsystem durchführen und die Fontänen durchfliegen. Ein Lander soll in der Nähe des Südpols aufsetzen, um Proben direkt auf der Oberfläche zu analysieren.
Aufgrund der hohen Gesamtmasse der kombinierten Sondenarchitektur sieht das Missionsdesign den Start von zwei Trägerraketen des Typs Ariane 6 (in der Konfiguration A64) vor. Die beiden Komponenten sollen im niedrigen Erdorbit (LEO) autonom koppeln, bevor das Raumfahrzeug die Reise zum Saturn antritt. Der Start ist für den Zeitraum zwischen 2040 und 2045 vorgeschlagen, die Ankunft und geplante Landung auf Enceladus wird für circa 2054 angestrebt. Über die Durchführung der Mission soll 2034 entschieden werden.ESA L4 Mission to Enceladus: Technology Development Challenges.
Themenbereiche für M-Klasse-Missionen Für eigenständige Missionen mittlerer Größe (M-Klasse) oder partnerschaftliche Beiträge (insbesondere zu Programmen der NASA) wurden potenzielle Forschungsfelder vordefiniert:
Eigenständige ESA-Themen: Magnetosphärische Systeme und plasmaskalenübergreifende Kopplungen Dynamik solarmagnetischer Felder, Beschleunigung von Sonnenpartikeln und solare Polarwissenschaft Geologie und Geophysik der Venus Hochpräzise Astrometrie und Asteroseismologie Untersuchung des mehrphasigen interstellaren Mediums bei der Sternentstehung Hochenergie-Astroteilchenphysik (Akkretionsprozesse kompakter Objekte) Weltraum-Radiointerferometrie in Kopplung mit bodengestützten Teleskopen (Physik Schwarzer Löcher) Kartierung dunkler Materie sowie Absorptionseigenschaften des intergalaktischen Mediums im UV- und Röntgenbereich Quantenmechanik und Tests der Allgemeinen Relativitätstheorie im Weltraum
Beiträge zu internationalen Missionen (NASA): Beteiligung an einer Forschungsmission zu den Eisriesen (Uranus / Neptun) Beiträge zu zukünftigen US-Großteleskop-Konzepten wie HWO (zuvor LUVOIR / HabEx), Origins Space Telescope oder Lynx X-ray Observatory Unterstützung der vorgeschlagenen Interstellar Probe der NASA Beteiligung an Missionen zur Erforschung der Ursprünge des Sonnensystems
Technologie-Entwicklungen Um die wissenschaftlichen Ziele der Missionen ab den späten 2030er Jahren technisch zu ermöglichen, empfiehlt der Bericht eine frühzeitige Förderung dedizierter Schlüsseltechnologien: Kalte Atom-Interferometrie (für Gravitations- und Quantenmessungen) Hochauflösende Röntgendetektoren und Optiken Neue robotische Systeme und Instrumente für kryogene, planetare Oberflächen (Landertechnologien) Innovative Antriebssysteme zur Erreichung hoher heliographischer Breiten außerhalb der Ekliptik
Siehe auch Cosmic Vision 2015–2025 Horizon 2000
Weblinks Offizielle Projektseite der ESA zu Voyage 2050 (englisch)
Einzelnachweise
Kategorie:Raumfahrtprogramm Kategorie:Europäische Weltraumorganisation