Computer sind bei der Erforschung des Weltraums und seiner Phänomene nicht mehr wegzudenken. Sie wandeln zum Beispiel die Bilder, die das berühmte Weltraumteleskop Hubble liefert, erst in die farbenfrohen Aufnahmen um, die der Öffentlichkeit präsentiert werden. Aber auch bei der Auswertung verschiedenster Experimente, die an Bord der Internationalen Raumstation ISS durchgeführt werden, sind sie beteiligt. Die anfallenden Datenmengen könnten ansonsten gar nicht oder nur sehr, sehr langsam bewältigt werden.

Von der Aufnahme zum Bild in der Zeitschrift

Unzählige Teleskope und Satelliten halten tagein und tagaus Ausschau nach fernen Galaxien, Planeten oder außerirdischem Leben. Je weiter weg sich die Objekte befinden, die beobachtet werden sollen, desto raffinierter muss auch die dafür eingesetzte Technik werden. Teleskope, die nur das sichtbare Licht erfassen können, stoßen nämlich relativ schnell an ihre Grenze, weil viele Geheimnisse des Universums hinter großen Staubwolken und Galaxiennebeln verborgen sind. Licht kann diese Schichten gar nicht oder nur sehr schlecht durchdringen. Deshalb arbeiten die Forscher mit Teleskopen, die Ausschau nach Radiosignalen, Röntgenstrahlen oder Infrarotlicht halten. Die so erhaltenen Bilder müssen bearbeitet werden, bevor sie ausgewertet werden können. Dies geschieht mithilfe von Computern, die die Aufnahmen in interpretationsfähige Bilder verwandeln. Um der breiten Öffentlichkeit die Forschung im All nahezubringen, genügt dies aber in der Regel noch nicht. Um die Faszination an der Weltraumforschung zu wecken, färben Forscher die Aufnahmen am Computer ein. Oftmals werden dabei Aufnahmen unterschiedlicher Art übereinandergelegt. So sind viele Bilder ferner Galaxien meistens eine Mischung aus Aufnahmen verschiedener Teleskoparten. In solchen Fotos vermischen sich dann Aufnahmen im Röntgen-, Infrarot- und Radiobereich mit solchen aus dem Bereich des sichtbaren Lichts.

Vom Experiment zur Simulation

Viele Experimente, die im Weltall, insbesondere an Bord der ISS durchgeführt werden, liefern die Grundlagen, die für Simulationen nötig sind. So wurde zum Beispiel eine Puppe an Bord der Raumstation gebracht, mit deren Hilfe die Strahlenbelastung bei längeren Aufenthalten im All und ihre Auswirkungen auf den menschlichen Körper besser erforscht werden soll. Die Daten werden dabei zunächst von der Puppe aufgezeichnet. Unter anderem werden dafür speziellen Detektoren benutzt. Nachdem die Detektoren lange genug installiert waren, werden sie mit einem Raumtransporter zur Erde geschickt. Dort landen sie in den Labors des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, wo sie ausgewertet werden. Ohne Computer und die passende Software wäre die Verarbeitung der immensen Datenmengen nicht möglich. Nach der Auswertung geht es aber noch weiter. Die so gesammelten Daten werden nämlich genutzt, um Simulationen berechnen zu können, anhand derer festgestellt werden kann, wie hoch die Strahlenbelastung der Astronauten zum Beispiel bei einem Flug zum Mars und zurück wäre.

Untersuchungen in der Schwerelosigkeit

Die ISS bietet Forschern ungeahnte Möglichkeiten. Die Schwerelosigkeit gibt Wissenschaftlern die Chance, ganz neue Erkenntnisse zu erlangen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen können dabei durchaus auch den Menschen auf der Erde zugutekommen. So vermischen sich Flüssigkeiten in der Schwerelosigkeit zum Beispiel auf andere Weise, als auf der Erde. Forscher entwickelten deshalb Experimente im Bereich metallischer Legierungen. Die Auswertung dieser Untersuchungen erfolgt natürlich mithilfe von Computern. Die Lehren, die die Wissenschaft aus Experimenten über die Vermischung von Flüssigkeiten ziehen, führen dazu, dass auf der Erde bessere Legierungen hergestellt werden können. Um Motoren bauen zu können, die weniger Kraftstoff verbrauchen, können Experimente im All ebenfalls von Nutzen sein. Flammen brennen in der Schwerelosigkeit anders, als unter dem Einfluss der Schwerkraft. Die vom Computer berechneten Ergebnisse aus diesen Experimenten fließen dann in den Motoren- und Flugzeugturbinenbau ein.

Supercomputer in der theoretischen Astrophysik

Viele Experimente lassen sich mit handelsüblichen Rechnern auswerten. Es gibt aber auch Bereiche, in denen selbst ein hochgezüchteter Gaming PC viel zu langsam wäre. Dies ist zum Beispiel bei Berechnungen in der theoretischen Astrophysik der Fall. Dieser Bereich der Weltraumforschung versucht Himmelserscheinungen nachzubilden oder vorauszusagen. Auf diese Weise ist es möglich, die Konstellation von Sternen zu simulieren, wie sie vor etlichen Milliarden Jahren am Himmel zu sehen gewesen wären, hätte es zu diesem Zeitpunkt schon menschliche Beobachter auf unserem Planeten gegeben. Die Berechnungen, die für solche Modelle nötig sind, sind derart aufwendig, dass ein normaler Rechner mehrere Wochen, teilweise sogar Monate damit beschäftigt wäre. Deshalb greifen die Forscher stattdessen auf Supercomputer oder Cluster zurück.

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