Laserblick ins All
Das neue DLR-Institut für Optische Sensorsysteme ist bei Weltraumsensorik führend
Es ist wenig überraschend, dass ein Flugzeugmodell in Heinz-Wilhelm Hübers’ Büro steht. Schließlich arbeitet der Physiker im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Auffallend an dem Mini-Jumbo, der den Namenszug „SOFIA“ und das Logo von NASA und DLR trägt, ist jedoch ein viereckiges Loch am hinteren Rumpf. Dort befindet sich bei dem fliegenden Original, einer modifizierten Boeing 747, ein spezielles Spiegelteleskop. Es arbeitet im fernen Infrarot, dem Terahertz-Bereich, bei Wellenlängen zwischen 30 und 300 Mikrometern. Aus 12–14 Kilometern Höhe lassen sich damit Planeten erkunden, der Sternenhimmel beobachten oder die Zusammensetzung weit entfernter Gaswolken analysieren.
Nachweis von Molekülen im Weltall
„SOFIA ist ein fliegendes Observatorium“, sagt Professor Hübers, neu berufener Direktor des 2013 gegründeten DLR-Instituts für Optische Sensorsysteme in Adlershof. Zudem lehrt der 49-jährige Emsländer das Fach „Optische Systeme“ an der Berliner Humboldt-Universität.
Bereits in seiner Doktorarbeit beschäftigte sich Hübers mit Terahertz-Strahlung und entwickelte spezielle Laser sowie Detektoren, mit denen sich Moleküle im Weltall nachweisen lassen. Letzteres soll auch die schuhkartongroße, metallisch glitzernde Apparatur vollbringen, die Hübers beim Rundgang durch die Institutslabore präsentiert. „Wir sind bei der Entwicklung solcher Lasersysteme weltweit führend“, sagt der Physiker. Es wurde im vergangenen Jahr bereits bei SOFIA (Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy) eingesetzt, etwa bei Flügen von Kalifornien zur Beobachtung von Sternentstehungsgebieten. „Auch chemische Elemente, beispielsweise Wolken atomaren Sauerstoffs, können identifiziert werden, sogar wenn sie Tausende von Lichtjahren entfernt sind“, sagt Hübers.
Aus wenigen Metern Entfernung funktioniert dagegen die laserinduzierte Plasmaspektroskopie. Bei dieser Methode, abgekürzt LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy), werden Laserpulse auf eine Probe geschossen. Die entstehenden Atome und Ionen senden typisches Licht aus, das von einem Spektrometer analysiert wird. So kann man erfahren, aus welchen Atomen beispielsweise ein Mineral besteht und wie viel von jeder Sorte vorhanden ist. Hübers ist mit der Methode aufgrund seiner bisherigen Arbeit am DLR-Institut für Planetenforschung gut vertraut und möchte sie jetzt weiter ausbauen.
Spektrometer DESIS
Ein wichtiges Projekt sieht er auch im Spektrometer DESIS (DLR Earth Sensing Imaging Spectrometer), das etwa ab 2017 auf der Internationalen Raumstation ISS mitfliegen und wertvolle Umweltdaten liefern soll. Das am DLR entwickelte Instrument deckt das sichtbare bis nahe Infrarotspektrum zwischen 400 und 1.000 Nanometern ab, kann Erdoberfläche sowie Atmosphäre gut erfassen und Veränderungen in den Ökosystemen frühzeitig erkennen.
Früherkennung ist auch ein Thema bei Waldbränden. Hier hat das DLR bereits Satelliten ins All geschickt, um Brände zu entdecken und den dabei entstehenden klimaschädlichen Kohlendioxidausstoß zu erfassen. Jetzt wird daran gearbeitet, noch kleinere Feuer noch genauer erkennen und zudem analysieren zu können, wie schnell sie sich ausbreiten. Daraus könnte ein Frühwarnsystem werden, meint Hübers, besonders wichtig für Länder wie Brasilien oder Australien.
Die Gründung des Instituts für optische Sensorsysteme mit rund 100 Mitarbeitern sieht er als Bestätigung für die erfolgreiche Arbeit am Adlershofer Standort. Dazu beigetragen hätten auch die guten Bedingungen am Standort, an dem er seit rund 20 Jahren arbeitet. Es gebe hier ausgezeichnete Möglichkeiten zur Kooperation, etwa mit der HU sowie weiteren hochkarätigen Forschungseinrichtungen wie den Leibniz-Instituten für Kristallzüchtung und für Hochfrequenztechnik oder dem Helmholtz-Zentrum Berlin mit dem Elektronenspeicherring BESSY. „Adlershof ist eine große Erfolgsstory“, sagt der Physiker.
Von Paul Janositz für Adlershof Journal