Die Zukunft ist unvorhersehbar, und diese Unvorhersehbarkeit eröffnet grenzenlose Möglichkeiten. Dank des wissenschaftlichen Fortschritts ist unsere Zukunft heute noch unvorhersehbarer, aber gleichzeitig auch vielversprechender und heller denn je. Die Wissenschaft macht unglaubliche und erstaunliche Entdeckungen, die wir vielleicht schon bald miterleben dürfen. Hier ist eine Liste mit zehn solcher Ereignisse, die unmittelbar bevorstehen.
1. Das erste direkte Bild des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs, aufgenommen mit dem Event Horizon Telescope, wird voraussichtlich im Jahr 2018 veröffentlicht.
Überraschenderweise sind fast alle Bilder von Schwarzen Löchern, die wir kennen, künstlerische Darstellungen. Doch das wird sich bald ändern: Wissenschaftler des Event Horizon Telescope analysieren derzeit Daten, um das erste direkte Bild eines Schwarzen Lochs zu erhalten. Sie kündigten an, dass das Bild 2018 veröffentlicht werden soll.
Schwarze Löcher sind Regionen extrem starker Gravitation, aus denen nichts, nicht einmal Licht, entkommen kann. Daher sind sie vollkommen pechschwarz. Wie können Astronomen diese pechschwarze Leere eines Schwarzen Lochs erfassen? Ihr Ziel ist es, den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs zu fotografieren – den kugelförmigen Punkt, an dem es kein Zurück mehr gibt.
Astronomen konzentrieren sich derzeit auf die Entdeckung der Ereignishorizonte zweier Schwarzer Löcher:
1. Das Sternbild Schütze A* befindet sich in der Milchstraße. Es ist etwa 27.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.
2. Das supermassereiche Schwarze Loch befindet sich im Zentrum der Galaxie M87. Es ist etwa 50-60 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. (Quelle)
2. Das James-Webb-Weltraumteleskop soll planmäßig im März 2021 starten. Bei erfolgreichem Start wird es uns helfen, Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zu entdecken. Es wird in der Lage sein, 13,4 Milliarden Jahre in die Vergangenheit zu blicken und die ersten Sterne im Universum zu erforschen.
Das ursprünglich als «Weltraumteleskop der nächsten Generation» bezeichnete James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) wurde im September 2002 zu Ehren des ehemaligen NASA-Administrators James Webb umbenannt. Es wird der Nachfolger des Hubble-Weltraumteleskops sein und soll 2021 starten.
Die JSTW wird derzeit von der NASA, der kanadischen Raumfahrtagentur und der Europäischen Weltraumorganisation entwickelt. Ihr Hauptspiegel besteht aus 18 hexagonalen Spiegelsegmenten, die zusammen einen einzigen Spiegel mit einem Durchmesser von 6,5 Metern bilden. Die Besonderheit der JSTW ist, dass sie die Sonne und nicht die Erde umkreisen wird. Sie wird die Sonne in einer Entfernung von etwa 1,5 Millionen Kilometern (1 Million Meilen) von der Erde umkreisen, am sogenannten zweiten Lagrange-Punkt (L2). (1,2)
3. Im Juli 2020 wird die NASA den Mars-Rover 2020 starten. Dies ist die erste Mission, deren Hauptziel die Suche nach fossilen Überresten von Leben auf dem Mars, die Entnahme von Proben und deren Rückführung zur Erde zur Analyse ist.
Die Mars-2020-Mission wurde am 4. Dezember 2012 von der NASA öffentlich angekündigt. Der Schwesterrover von Curiosity, Mars 2020, soll 2020 zur Marsflotte stoßen und Curiosity ersetzen. Mars 2020 wird nicht nur den Roten Planeten erforschen, sondern auch nach Anzeichen von Bewohnbarkeit und mikrobiellem Leben suchen. Er wird außerdem Gesteinskerne und Bodenproben sammeln und verpacken. Diese Proben werden im Rahmen zukünftiger Missionen zur Erde zurückgebracht.
Der Mars-Rover 2020 ist etwa so groß wie ein Auto. Er ist 3 Meter lang (ohne Roboterarme), 2,7 Meter breit und 2,1 Meter hoch. Sein Gewicht beträgt 1.050 Kilogramm. Der Start von Mars 2020 ist für Juli oder August 2020 von Cape Canaveral in Florida geplant. (1,2,3)
4. Im Jahr 2029 wird der Asteroid Apophis der Erde sehr nahe kommen. Eine Kollision mit unserem Planeten wird nicht erwartet, aber es wird das erste Mal sein, dass die Menschheit einen solchen Asteroiden so nah vorbeifliegen sieht.
Im Jahr 2004 sorgte der Asteroid Apophis für Aufsehen, als bekannt wurde, dass er 2029 mit der Erde kollidieren könnte. Diese Kollision wurde später ausgeschlossen. Aktuell liegt die Wahrscheinlichkeit einer Kollision von Apophis mit der Erde bei unter eins zu einer Million.
Astronomen schätzen, dass Apophis am 13. April 2029 in einer Entfernung von 19.400 Meilen an der Erde vorbeifliegen wird. Im April 2036 wird er sich der Erde erneut nähern, diesmal jedoch in einer Entfernung von 30,5 Millionen Meilen.
Der im Juni 2004 entdeckte Asteroid Apophis hat einen Durchmesser von etwa 370 Metern. Obwohl ein Einschlag auf der Erde ausgeschlossen ist, wird der Asteroid kontinuierlich überwacht. (1,2,3,4)
5. Im Jahr 2038 wird ein Y2K-ähnliches Ereignis am 19. Januar um 3:14:07 UTC erwartet, wenn die Anzahl der Sekunden seit dem Start der Uhr (1. Januar 1971) die maximale ganze Zahl überschreitet, die in 32 Bit ausgedrückt werden kann (2^31).
Im Jahr 2000 sorgte ein Computerfehler, bekannt als «Y2K-Problem», weltweit für Besorgnis und Panik unter Computernutzern. Dieses Problem, auch als «Y2K-Problem» bezeichnet, führte dazu, dass manche Computer das Jahr 2000 fälschlicherweise als 1900 anzeigten. Die zuvor zweistellige Jahreszahl wurde in eine vierstellige Zahl umgewandelt, wodurch das Problem behoben wurde.
Ein ähnliches Problem wird voraussichtlich im Jahr 2038 auftreten. Die Ursache liegt in den 32-Bit-Prozessoren, die in den meisten Computersystemen verbaut sind. Am 19. März 2038 um 03:14:07 UTC werden Computer mit 32-Bit-Systemen auf dieses Problem stoßen. Sie werden dann nicht mehr zwischen dem Jahr 2038 und 1970 unterscheiden können, dem Jahr, nach dem alle modernen Computersysteme die Zeit messen.
Es ist noch immer unklar, wie genau Computersysteme ausfallen könnten. Manche Systeme funktionieren möglicherweise auch mit einem falschen Datum weiter. Andere hingegen, die auf präzise Zeit- und Datumsangaben angewiesen sind, stellen unter Umständen ihren Betrieb ein. Das Problem könnte gelöst werden, wenn die Computersysteme vor 2038 aktualisiert werden. (1,2,3)
6. Die Europäische Südsternwarte (ESO) baut das leistungsstärkste Teleskop der Welt, das ELT (European Extreme Large Telescope). Die erste Inbetriebnahme ist für 2024 geplant.
Das Extremely Large Telescope (ELT) ist ein astronomisches Observatorium, das sich derzeit im Bau befindet. Es liegt auf dem Cerro Armazones in der Atacama-Wüste im Norden Chiles. Nach seiner Fertigstellung wird es das größte optische und nahinfrarote Very Large Telescope (VLT) der Welt sein. Der Bau des ELT begann Ende 2014, nachdem 2012 die Genehmigung erteilt worden war. Die erste Nutzung des ELT ist für 2024 geplant.
Das ELT wird über einen 39 Meter großen Hauptspiegel verfügen und Bilder liefern, die 16-mal schärfer sind als die des Hubble-Weltraumteleskops. Es wird atmosphärische Verzerrungen korrigieren und 100 Millionen Mal mehr Licht sammeln können als das menschliche Auge. Dies ermöglicht Astronomen detaillierte Studien von Planeten um andere Sterne, supermassereichen Schwarzen Löchern, der Natur der Dunklen Materie und vielen anderen ähnlichen Themen. (1,2)
7. Wissenschaftler haben erstmals eine menschliche Hornhaut im 3D-Druckverfahren hergestellt. Obwohl sie noch nicht am menschlichen Auge eingesetzt werden kann, könnte diese Technologie eine unbegrenzte Versorgung mit Hornhäuten für Hornhauttransplantationen ermöglichen.
Die Hornhaut, der transparente vordere Teil des menschlichen Auges, spielt eine entscheidende Rolle für das scharfe Sehen. Weltweit benötigen derzeit etwa 10 Millionen Menschen eine Operation, um Erblindung durch Hornhautschäden zu verhindern. Weitere 5 Millionen Menschen sind aufgrund von Hornhautnarben von vollständiger Erblindung bedroht. Allerdings herrscht ein erheblicher Mangel an Spenderhornhäuten für Transplantationen.
Zwei Wissenschaftler der Universität Newcastle, Dr. Steve Svioklo und Professor Che Connon, haben einen wichtigen Schritt zur Lösung dieses Problems unternommen. Mithilfe eines einfachen, kostengünstigen 3D-Biodruckers und gesunder Stammzellen aus einer Spenderhornhaut gelang es ihnen, eine künstliche menschliche Hornhaut herzustellen.
Künstliche Hornhäute können derzeit nicht für Hornhauttransplantationen verwendet werden. Weitere Forschung ist notwendig, und laut Professor Connan wird es noch einige Jahre dauern, bis sie für Transplantationen eingesetzt werden können. (1,2)
8. Auf dem Campus der Michigan State University entsteht derzeit eine neue Anlage namens «FRIB». Sie wird es uns ermöglichen, eine Vielzahl neuer Atomkerne zu untersuchen, die sich bisher nur selten gebildet haben. FRIB soll voraussichtlich im Juni 2022 in Betrieb gehen.
Die Anlage für seltene Isotope (FRIB) ist ein wissenschaftlicher Beschleuniger für die Kernforschung. Sie befindet sich auf dem Campus der Michigan State University. Nach ihrer Fertigstellung wird die FRIB von Forschern genutzt, um die Eigenschaften seltener Isotope zu untersuchen. Die gewonnenen Erkenntnisse können dann in verschiedenen Bereichen der Nuklearmedizin, der Materialwissenschaften und im allgemeinen Verständnis nuklearer Materialien Anwendung finden.
Das Herzstück von FRIB ist ein leistungsstarker supraleitender Linearbeschleuniger. Dieser Beschleuniger beschleunigt Ionenstrahlen auf die halbe Lichtgeschwindigkeit, sodass sie auf Zielstrukturen treffen und seltene Isotope erzeugen können. Im Juli 2018 erreichte FRIB einen wichtigen Meilenstein: In drei der 46 supraleitenden Kryomodule wurde der erste Ionenstrahl beschleunigt. FRIB soll im Juni 2022 vollständig betriebsbereit sein. (1,2)
9. Europa, einer der Jupitermonde, weist eine der höchsten Wahrscheinlichkeiten im Sonnensystem auf, zumindest mikrobielles Leben zu beherbergen. Um die Bewohnbarkeit Europas zu untersuchen, entwickelt die NASA die interplanetare Mission Europa Clipper, deren Start zwischen 2022 und 2025 geplant ist.
Europa, Jupiters kleinster galileischer Mond, besitzt die glatteste Oberfläche aller bekannten festen Objekte im Sonnensystem. Dieses jugendliche Aussehen Europas hat zur Hypothese geführt, dass sich unter seiner Eiskruste ein Ozean aus Wasser befindet. Man vermutet, dass dieser Ozean außerirdisches mikrobielles Leben beherbergen könnte. Um herauszufinden, ob Europa bewohnbar ist, plant die NASA, die Raumsonde Europa Clipper zu dem Planeten zu schicken.
Der Name «Europa Clipper» hat eine interessante Bedeutung. Im 19. Jahrhundert transportierten Klipper-Schiffe schnell Fracht um die Welt. Ähnlich flog die Europa Clipper alle zwei Wochen an Europa vorbei und erforschte den Mond dabei aus nächster Nähe. Die Raumsonde wird hochauflösende Bilder der eisigen Oberfläche des Mondes aufnehmen. Der Start der Europa Clipper ist derzeit für die 2020er-Jahre geplant. Nach mehrjähriger Reise wird sie dann das Jupitersystem erreichen. (1,2)
10. Um das schwer fassbare Dunkle-Materie-Teilchen nachzuweisen, wird derzeit im unterirdischen Sanford Laboratory der Dunkle-Materie-Detektor LUX-Zeplin entwickelt und getestet. Die Inbetriebnahme wird für 2019 erwartet.
LUX-Zeplin (LZ) ist der Nachfolger des LUX-Experiments (Large Underground Xenon), das schwach wechselwirkende massive Teilchen (WIMPs) – Dunkle Materie – nachweisen sollte. Im LZ-Detektor suchen Wissenschaftler nach WIMPs, indem sie Kollisionen zwischen WIMPs und Xenonkernen beobachten. Der LZ-Detektor befindet sich in 1478 Metern Tiefe in der Sanford Underground Research Facility in South Dakota.
LUX-Zeplin ist 27-mal größer als LUX und 100-mal empfindlicher für Dunkle Materie. LUX soll voraussichtlich bis 2019 in Betrieb sein und anschließend durch LUX-Zeplin ersetzt werden. (1,2,3)