Über dem Meteor-Crater in Arizona wacht eine kürzlich installierte „Feuerball-Kamerastation“. Sie zeichnet Videos mit mehreren Kameras auf, um ein Mosaik des Nachthimmels zu erstellen. Das Bildmaterial leistet einen wichtigen Beitrag zur wissenschaftlichen Forschung bei der Erkennung und Analyse von Meteoren – kleinen Partikeln planetarer Trümmer, die mit Geschwindigkeiten von über 20,000 km/h auf die Erde treffen.
Im Rahmen des Projekts „Lowell Observatory Cameras for All-Sky Meteor Surveillance“ (LO-CAMS) beobachten die automatisierten Kameras der Station das Aufleuchten von Meteoren beim Eintritt in die Erdatmosphäre. Tru Vue® UltraVue® Laminated Glass schützt die 16 fest installierten Kameras der Station während der Aufzeichnung und Verarbeitung der Bilder unter extremen Bedingungen.
Forschung mit LO-CAMS
Das in Flagstaff, Arizona, ansässige Lowell-Observatorium ist eine unabhängige, gemeinnützige Forschungseinrichtung mit der Mission, den Kosmos zu erforschen und seine Entdeckungen mit allen zu teilen – mit Fachkollegen, der Öffentlichkeit und künftigen Generationen. Es wurde 1894 von Percival Lowell gegründet und gehört zu den ältesten Observatorien in den USA; zudem ist es als National Historic Landmark registriert. Die aktuelle Forschung des Observatoriums umfasst die Untersuchung kleiner Körper im Sonnensystem, wie Kometen, Asteroiden und Meteore.
Asteroiden und Meteore sind von besonderem Interesse für den Astronomen Dr. Nick Moskovitz vom Lowell-Observatorium, der das LO-CAMS-Projekt leitet. Er erklärt: „Das Design und die Implementierung von LO-CAMS basieren auf dem äußerst erfolgreichen CAMS-Projekt.“
„Cameras for All-Sky Meteor Surveillance“ (CAMS) wurde 2010 von Dr. Peter Jenniskens vom SETI-Institut in Mountain View, Kalifornien, konzipiert und entwickelt. Das Netzwerk von Stationen, die CAMS unterstützen, dient dazu, Meteorschauer zu bestätigen und zu erkennen sowie Meteorströme bestimmten Mutterkörpern (z. B. Kometen und Asteroiden) im Weltraum zuzuordnen. Ein weiteres Ziel von CAMS ist es, die Bergung von Meteoriten im seltenen Fall großer Feuerbälle zu erleichtern – also bei Meteoren, die heller leuchten als der Planet Venus.
„Insgesamt ist CAMS ein hochwirksames System mit mehr als einer halben Million detektierter Meteore seit 2010“, berichtet Moskovitz. Er schätzt, dass die LO-CAMS-Feuerballkameras im Norden Arizonas, einschließlich der Station am Meteor-Crater, bis zu 300 Meteore pro Nacht aufzeichnen können.
„Die verschiedenen Kamerastationen ermöglichen es uns, die erfassten Meteore zu triangulieren. So können wir ihre Geschwindigkeit beim Eintritt in unsere Atmosphäre, die Höhe, in der sie verglühen, und den Winkel, in dem sie auf die Atmosphäre treffen, messen“, erklärt Moskovitz. „Dies liefert eine 3D-Trajektorie der Bahn eines Meteors durch die Atmosphäre. So können wir zurückprojizieren, woher er im Sonnensystem stammte. Bei Meteoren, die groß genug sind, um den Durchgang durch die Atmosphäre zu überstehen, können wir vorausberechnen, wo Meteoriten (d. h. Gestein) am Boden landen würden.“
Den Elementen am Meteor-Crater trotzen
LO-CAMS betreibt mittlerweile vier dieser Stationen, einschließlich des Neuzugangs am Meteor-Crater außerhalb von Winslow, Arizona. Der Meteor-Crater entstand vor 50,000 Jahren, als ein Asteroid mit einem Gewicht von mehreren hunderttausend Tonnen durch das All raste und auf der Erde einschlug. Dieser Einschlag verdrängte 300 bis 400 Millionen Tonnen Gestein und schuf den etwa 570 Meter tiefen und 4,100 Meter breiten Krater. Heute bietet das Visitor Discovery Center am Meteor-Crater der Öffentlichkeit eine der weltweit umfangreichsten interaktiven Ausstellungen zur Meteoriten-Einschlagsforschung sowie geführte Touren am Kraterrand an.
„Der windigste Ort in Arizona befindet sich an der Ecke des Meteor Crater Visitor Center, wo die Kamerastation installiert ist. Sie kann Windstärken in Hurrikan-Stärke, Hitze, Regen und Schnee ausgesetzt sein. Zusätzlich zu diesen rauen Bedingungen liegt sie in großer Höhe, wo die UV-Strahlung extrem intensiv ist“, beschreibt Moskovitz. „Wir mussten die Station so konstruieren, dass sie diesen Elementen standhält. Zudem mussten wir sicherstellen, dass keine internen Reflexionen durch das Glas entstehen, insbesondere bei Vollmond.“
Das LO-CAMS-Team prüfte zahlreiche Materialien und Konstruktionsmöglichkeiten, um die wetterfesten Gehäuse für die Kameras zu bauen. Moskovitz merkt an: „Ein entscheidender Faktor beim Design von LO-CAMS war die Verwendung von Standardkomponenten, die relativ kostengünstig sind. Wir sind in der Lage, sehr interessante wissenschaftliche Forschung mit einer recht standardmäßigen Instrumentierung durchzuführen.“
Entwicklung der Kamerastation
Wie die meisten von uns heute, begann das LO-CAMS-Team seine Suche online. Bei der Kontaktaufnahme mit Tru Vue fand Moskovitz in Yadin Larochette, Ansprechpartnerin für Museen und Konservierung, eine offene Ohren für die einzigartige Anwendung des Projekts. „Yadin war sehr hilfsbereit und die Zusammenarbeit mit ihr war wunderbar“, lobt Moskovitz.
„Dieselbe Qualität, die UltraVue Laminated Glass ideal für die Einrahmung und Präsentation von Kulturgut und Kunstsammlungen macht, bewog die innovativen Wissenschaftler des Lowell-Observatoriums dazu, es für diese spezielle Anwendung zu wählen“, so Larochette.
Sie führt weiter aus: „Die proprietäre, interferenzoptische Entspiegelung und das hochweiße Trägermaterial ermöglichen eine kristallklare Farb- und Lichtdurchlässigkeit, während bis zu 99 % der UV-Strahlung blockiert werden – für ein optimales Seherlebnis. Zudem ist es splittersicher und bietet somit überlegene Sicherheit und Schutz. Sollte die Verglasung brechen oder beschädigt werden, bleiben die Kameras geschützt, bis das Glas ersetzt wird.“ UltraVue Laminated Glass wurde auf Leistung und Langlebigkeit ausgelegt und ist ideal für Gehäuse, die über lange Zeiträume im Einsatz sind.
„Nach all unseren Recherchen bietet das UltraVue Laminated Glass die Robustheit und Qualität, die wir benötigen“, bekräftigt Moskovitz. „Seine hohe optische Qualität erzeugt praktisch keine Reflexionen, es blockiert die UV-Strahlung und schützt die Kameras vor extremen Umwelteinflüssen.“
Das UltraVue Laminated Glass fungiert als versiegeltes Fenster für die 16 Kameras und die dazugehörige Elektronik in einem geschweißten Aluminiumgehäuse. Für den Bau dieser Gehäuse griff Moskovitz auf einen weiteren kreativen Lieferanten zurück: „Flagstaff ist die nächste größere Stadt am Grand Canyon, wo das Interesse an River-Rafting groß ist. Wir haben uns mit Artisan Metal Works zusammengetan, einer lokalen Werkstatt, die extrem robuste Boxen für den Einsatz beim Rafting herstellt. Die Gehäuse sind wetter- und wasserdicht, was auch für unsere Zwecke hervorragend funktioniert.“
Durch die Kombination aus der Stabilität und Beständigkeit von Tru Vue UltraVue Laminated Glass und den Aluminiumgehäusen von Artisan Metal Works wurde die hochbelastbare Feuerball-Kamerastation im April 2018 am Meteor Crater Visitor Center installiert. Die Kameras sind so programmiert, dass sie autonom und mit minimalem Wartungsaufwand arbeiten. Jede Nacht zeichnen sie mehr als 50 Gigabyte an Daten auf. Jeden Morgen überträgt die Station das Material an das LO-CAMS-Team und hilft so dabei, Meteore weiter zu erforschen und dieses Wissen schließlich mit der Welt zu teilen.
"„Die Erweiterung unseres Netzwerks um die Station am Meteor-Crater ist von großer Bedeutung“, erklärt Moskovitz. „Vor ein paar Monaten haben wir etwa 70 Meteore pro Nacht aufgezeichnet, jetzt sind es regelmäßig über 150 pro Nacht.“
Es folgt ein Video einiger aktueller Sichtungen. Moskovitz erklärt dazu: „In dem Video sind die fixen Punkte Hintergrundsterne, das Rauschen ist Bildrauschen. Wenn man genau hinsieht, erkennt man Meteore, die durch das Feld ziehen. Tatsächlich sind gegen Ende des Videos zwei Meteore zu sehen, die sich in eine sehr ähnliche Richtung und mit ähnlicher Geschwindigkeit bewegen. Das deutet darauf hin, dass sie wahrscheinlich vom selben Mutterasteroiden oder -kometen stammen. Die Meteore hier waren wahrscheinlich hell genug, um mit bloßem Auge gesehen zu werden, waren aber Partikel, die nicht größer als eine Murmel sind. Sie treffen mit so hohen Geschwindigkeiten (> 20,000 km/h) auf die Atmosphäre, dass sie beim Aufprall vollständig verdampfen – deshalb sehen wir das Aufleuchten.“
Wir freuen uns auf all die interessanten wissenschaftlichen Erkenntnisse, die dieses Projekt in den kommenden Jahren liefern wird.
Weitere Informationen über das Lowell-Observatorium, seine Forschung und sein öffentliches Programm finden Sie unter www.lowell.edu. Um den Meteor-Crater zu besichtigen, planen Sie Ihren Besuch unter http://meteorcrater.com. Weitere Informationen zu den Projektdaten von LO-CAMS finden Sie unter http://cams.seti.org/FDL/index-LOCAMS.html