Hubble 3D
Hubble 3D
Einleitung
Hubble 3D ist ein Dokumentarfilm über das Hubble-Weltraumteleskop, den Weltraum, mutige Astronautinnen und Astronauten und die Frage, wie Menschen das Universum erforschen. Der Film kam 2010 heraus, wurde von Toni Myers inszeniert und ist ungefähr 43 Minuten lang. Ein wichtiger Teil des Films zeigt die letzte Wartungsmission zum Hubble-Weltraumteleskop im Jahr 2009. Dabei arbeiteten Astronautinnen und Astronauten außerhalb des Space Shuttles Atlantis am Teleskop.
Für diesen aiMOOC musst Du noch keine schwierige Astronomie kennen. Du lernst Schritt für Schritt, was ein Teleskop macht, warum Hubble im Weltraum fliegt, was Sterne und Galaxien sind und weshalb Bilder aus dem All für die Forschung so wertvoll sind.
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Schau genau hin: Auf dem Bild siehst Du das Hubble-Weltraumteleskop über der Erde. Die großen Flächen an den Seiten sind Solarmodule. Sie gewinnen Energie aus Sonnenlicht.
Der Trailer zeigt, wie der Film echte Weltraumaufnahmen mit eindrucksvollen Ansichten des Universums verbindet. Wenn Du den Film ansiehst, kannst Du Dich immer wieder fragen: Was wurde wirklich mit einer Kamera im Weltraum gefilmt, und was wurde aus wissenschaftlichen Daten am Computer sichtbar gemacht?
Der Film Hubble 3D
Hubble 3D ist ein IMAX-Dokumentarfilm. IMAX ist ein Filmformat, das besonders große und detailreiche Bilder zeigen kann. Bei einer 3D-Vorführung entsteht zusätzlich der Eindruck von räumlicher Tiefe. Dinge können so wirken, als seien sie ganz nah vor Dir oder weit hinter der Leinwand.
Der Film erzählt nicht einfach eine erfundene Weltraumgeschichte. Er begleitet echte Raumfahrt und echte Forschung. Für die Wartungsmission STS-125 im Mai 2009 flog eine IMAX-3D-Kamera mit dem Space Shuttle Atlantis ins All. Die Crew führte fünf Außenbordeinsätze durch, um Hubble zu warten, zu reparieren und mit neuen wissenschaftlichen Instrumenten auszurüsten.
Beim Start muss eine Rakete beziehungsweise ein Space Shuttle sehr viel Energie aufbringen, um die Erde zu verlassen und die benötigte Umlaufbahn zu erreichen.
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Auf diesem Bild arbeitet Astronaut Andrew Feustel während der letzten Hubble-Wartungsmission. Solche Arbeiten im Weltraum werden lange vorher geübt.
Wichtig für das Filmverständnis: Nicht jede Reise durch einen Nebel oder eine Galaxie ist eine echte Kamerafahrt. Menschen können nicht einfach mit einer Filmkamera durch weit entfernte Galaxien fliegen. Für solche Szenen verwenden Forschende und Filmschaffende Messdaten und Bilder des Teleskops und erstellen daraus räumliche Visualisierungen. Der Film verbindet deshalb Dokumentation und wissenschaftliche Visualisierung.
Was ist ein Teleskop?
Ein Teleskop ist ein Gerät zum Beobachten weit entfernter Dinge. In der Astronomie sammelt ein Teleskop Licht aus dem Weltraum. Sehr weit entfernte Sterne und Galaxien erscheinen uns oft nur schwach. Ein großer Spiegel kann viel von diesem schwachen Licht auffangen.
Du kannst Dir ein Teleskop wie einen sehr guten Lichtsammler vorstellen. Es macht einen Stern nicht größer. Es sammelt mehr Informationen von dem Licht, das bei uns ankommt.
Beim Hubble-Weltraumteleskop trifft das Licht zuerst auf einen großen Hauptspiegel. Der Spiegel lenkt das Licht weiter zu wissenschaftlichen Instrumenten. Diese Instrumente messen das Licht und erzeugen Daten. Aus diesen Daten können Bilder und andere wichtige Informationen entstehen.
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Der Hauptspiegel von Hubble hat einen Durchmesser von etwa 2,4 Metern. Ein großer, sehr genau geformter Spiegel hilft dabei, schwaches Licht zu sammeln und scharfe Beobachtungen zu ermöglichen.
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In dieser Schnittzeichnung kannst Du erkennen, dass Hubble aus vielen Teilen besteht. Spiegel, Kameras, Messgeräte, Solarmodule, Computer und Steuerungssysteme müssen zusammenarbeiten.
Warum fliegt Hubble im Weltraum?
Von der Erde aus können wir den Himmel beobachten. Das ist wichtig und macht viel Freude. Doch die Erdatmosphäre befindet sich zwischen einem Teleskop auf dem Boden und den Sternen. Bewegte Luft kann Licht leicht verwischen. Außerdem lässt die Atmosphäre manche Arten von Licht nur teilweise oder gar nicht bis zum Boden durch.
Hubble befindet sich in einer Umlaufbahn um die Erde. Dadurch beobachtet es über einem sehr großen Teil der Atmosphäre. Es kann den Himmel deshalb besonders klar untersuchen und auch Lichtbereiche messen, die von der Erde aus schwieriger zu beobachten sind.
Das bedeutet nicht, dass Teleskope auf der Erde unwichtig wären. Im Gegenteil: Teleskope auf der Erde und Teleskope im Weltraum ergänzen sich. Verschiedene Instrumente können unterschiedliche Fragen beantworten.
Merksatz: Ein Teleskop ist für Forschende wichtig, weil es Licht sammelt und daraus Informationen über sehr weit entfernte Himmelskörper gewinnt.
Das Hubble-Weltraumteleskop
Das Hubble-Weltraumteleskop wurde gemeinsam von der US-Raumfahrtbehörde NASA und der europäischen Weltraumorganisation ESA entwickelt. Es wurde 1990 mit dem Space Shuttle Discovery ins All gebracht. Benannt ist es nach dem Astronomen Edwin Hubble.
Hubble kreist um die Erde und richtet sich immer wieder auf andere Ziele am Himmel. Es untersucht zum Beispiel Sterne, Sternentstehungsgebiete, Galaxien, Planeten und sehr weit entfernte Bereiche des Universums.
Hubble arbeitet nicht wie ein Mensch mit Augen. Seine Instrumente messen Licht. Dazu gehören sichtbares Licht, Teile des ultravioletten Lichts und Teile des nahen infraroten Lichts. Computer auf der Erde helfen dabei, die Messdaten auszuwerten.
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Astronautinnen und Astronauten
Astronautinnen und Astronauten sind Menschen, die für Arbeiten im Weltraum ausgebildet werden. Sie müssen sehr viel trainieren. Sie lernen, wie Raumfahrzeuge funktionieren, wie sie mit Werkzeugen umgehen, wie sie im Raumanzug arbeiten und wie sie in Notfällen reagieren.
Bei früheren Hubble-Missionen konnten Astronauten direkt zum Teleskop fliegen. Sie tauschten Geräte aus, montierten neue Teile und reparierten Systeme. Diese Möglichkeit machte Hubble besonders: Das Teleskop konnte nach seinem Start mehrfach gewartet und verbessert werden.
Ein Teil der Vorbereitung findet in einem sehr großen Wasserbecken statt. Unter Wasser können Bewegungen geübt werden, die bestimmten Herausforderungen der Schwerelosigkeit ähneln. Das Wasser macht eine Weltraumübung nicht vollständig gleich, aber es ist eine wichtige Trainingsmöglichkeit.
Arbeiten im Raumanzug
Außerhalb eines Raumfahrzeugs gibt es keine atembare Luft. Astronautinnen und Astronauten brauchen deshalb einen Raumanzug mit Sauerstoff, Schutz und Temperaturregelung. Werkzeuge und Körper müssen gesichert werden, damit nichts davonschwebt.
Im Film siehst Du, wie langsam und vorsichtig viele Handgriffe ausgeführt werden. Eine Schraube, ein Kabel oder ein empfindliches Instrument kann im Weltraum nicht einfach wie in einer Werkstatt behandelt werden.
Beobachtungsauftrag zum Film: Achte darauf, wie sich die Astronautinnen und Astronauten festhalten, wie ihre Werkzeuge gesichert sind und wie sie miteinander sprechen.
Was ist ein Stern?
Ein Stern ist eine riesige, sehr heiße Kugel aus Materie, die selbst Licht und Wärme erzeugt. Unsere Sonne ist ebenfalls ein Stern. Sie erscheint uns besonders groß und hell, weil sie viel näher an der Erde ist als die anderen Sterne am Nachthimmel.
Sterne entstehen in großen Wolken aus Gas und Staub. Solche Gebiete können wir als Nebel im Weltraum sehen. Hubble hat viele dieser Sternentstehungsgebiete fotografiert.
Der Orionnebel ist ein bekanntes Gebiet, in dem Sterne entstehen. Hubble kann darin viele feine Strukturen erkennen.
Die Säulen der Schöpfung
Ein besonders berühmtes Hubble-Motiv liegt im Adlernebel. Die großen Säulen bestehen aus Gas und Staub. In und um solche Wolken können neue Sterne entstehen.
Die Säulen wirken auf einem Bild vielleicht wie kleine Wolken. In Wirklichkeit sind die Entfernungen und Größen im Weltraum gewaltig. Das zeigt, warum Bilder leicht täuschen können: Ein Foto passt auf einen Bildschirm, obwohl es etwas riesiges darstellt.
Was ist eine Galaxie?
Eine Galaxie ist eine sehr große Ansammlung von Sternen, Gas, Staub und weiterer Materie, die durch Gravitation zusammengehalten wird. Unsere Sonne gehört zur Milchstraße. Auch die Erde befindet sich in der Milchstraße.
Andere Galaxien liegen weit außerhalb unserer Milchstraße. Eine bekannte Nachbargalaxie ist die Andromedagalaxie.
Wenn Du dieses Bild ansiehst, erkennst Du vielleicht helle und dunkle Bereiche. Viele winzige Lichtpunkte gehören zu Sternen. Eine Galaxie enthält so viele Sterne, dass wir sie aus großer Entfernung oft als zusammenhängende Form wahrnehmen.
Was ist das Universum?
Das Universum umfasst alles, was wir zum Kosmos zählen: Raum, Galaxien, Sterne, Planeten, Gas, Staub und sehr viel mehr. Die Erde ist nur ein winziger Teil davon.
Forschende können nicht einfach überall hinfliegen. Deshalb ist Licht so wichtig. Licht kann sehr lange durch den Weltraum reisen. Wenn ein Teleskop dieses Licht auffängt, erfahren Forschende etwas über das Objekt, von dem es stammt.
Bei sehr weit entfernten Galaxien war das Licht lange unterwegs. Wenn wir sie beobachten, sehen wir sie deshalb so, wie sie in der Vergangenheit waren. Teleskope sind damit auch Werkzeuge, mit denen wir die Geschichte des Universums untersuchen.
Tief in den Himmel schauen
Manchmal richtet Hubble seinen Blick besonders lange auf einen kleinen Bereich des Himmels. Wenn über lange Zeit Licht gesammelt wird, können sehr schwache Objekte sichtbar werden.
Ein berühmtes Beispiel ist das Hubble Ultra Deep Field. Darauf sind sehr viele weit entfernte Galaxien zu sehen.
Forscherfrage: Stelle Dir vor, Du hältst einen kleinen Finger in Richtung Himmel. Selbst in einem winzig wirkenden Himmelsausschnitt können sehr viele weit entfernte Galaxien liegen.
Wie entstehen Hubble-Bilder?
Hubble schickt Messdaten zur Erde. Aus diesen Daten werden Bilder hergestellt und wissenschaftlich ausgewertet. Dabei ist wichtig zu verstehen: Ein Hubble-Bild ist nicht immer genau das, was ein menschliches Auge am gleichen Ort sehen würde.
Instrumente können Licht durch verschiedene Filter messen. Forschende ordnen den Messungen Farben zu, kombinieren Aufnahmen und machen feine Unterschiede sichtbar. Das hilft ihnen, Strukturen und Eigenschaften eines Objekts zu untersuchen.
Ein farbiges Weltraumbild ist deshalb nicht einfach eine erfundene Fantasie. Es beruht auf Messdaten. Trotzdem kann die Darstellung bearbeitet und für bestimmte wissenschaftliche Informationen gestaltet sein.
Film, Bild und Wirklichkeit
Bei Hubble 3D lohnt es sich, zwischen verschiedenen Bildarten zu unterscheiden.
- Dokumentarische Aufnahme: Eine Kamera hat ein wirkliches Ereignis aufgenommen, zum Beispiel einen Start oder einen Außenbordeinsatz.
- Teleskopbild: Messdaten des Teleskops wurden zu einem Bild verarbeitet.
- Visualisierung: Daten und Bilder werden am Computer räumlich dargestellt, damit wir uns Strukturen besser vorstellen können.
- 3D-Wirkung: Zwei leicht unterschiedliche Bilder erzeugen für unsere Augen den Eindruck von Tiefe.
Gerade die Flugsequenzen durch weit entfernte Nebel und Galaxien sind wichtig für die Medienbildung: Sie helfen beim Vorstellen, sind aber keine echten Kameraflüge mit einem Raumschiff durch diese Gebiete.
Warum sind Teleskope für die Forschung wichtig?
Ohne Teleskope könnten wir viele Himmelskörper gar nicht oder nur sehr ungenau untersuchen. Teleskope helfen Forschenden, besonders schwaches oder weit entferntes Licht zu messen.
Mit Teleskopen können Forschende unter anderem untersuchen, wie Sterne entstehen, wie Galaxien aufgebaut sind, wie sich Himmelskörper verändern und wie das Universum sich im Lauf der Zeit entwickelt hat.
Teleskope sind deshalb keine riesigen Ferngläser nur für schöne Bilder. Sie sind Messgeräte. Bilder sind ein Teil der Forschung, aber ebenso wichtig sind Zahlen, Spektren, Helligkeiten, Bewegungen und viele weitere Daten.
Beobachten wie eine Forscherin oder ein Forscher
Du kannst beim Anschauen des Films selbst wissenschaftlich denken. Stelle Dir immer wieder Fragen:
- Beobachtung: Was sehe ich wirklich?
- Frage: Was möchte ich darüber wissen?
- Vermutung: Welche Erklärung könnte passen?
- Messung: Welche Daten würden helfen?
- Vergleich: Gibt es andere Beobachtungen, die meine Vermutung stützen?
- Erklärung: Was kann ich aus den Beobachtungen schließen?
So beginnt Forschung oft nicht mit einer fertigen Antwort, sondern mit einer guten Frage.
Medien zum Weiterentdecken
Dieses Video erklärt kindgerecht wichtige Teile und Aufgaben des Hubble-Weltraumteleskops.
Hier kannst Du die letzte große Wartungsmission zum Hubble-Weltraumteleskop genauer kennenlernen.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Was ist Hubble? (Ein Weltraumteleskop) (!Ein Stern) (!Ein Planet) (!Ein Raumanzug)
Warum kann Hubble den Weltraum besonders klar beobachten? (Es beobachtet über einem großen Teil der Erdatmosphäre) (!Es steht auf einem sehr hohen Berg) (!Es schwimmt tief im Meer) (!Es versteckt sich hinter dem Mond)
Was sammelt der große Spiegel eines Teleskops? (Licht) (!Wind) (!Wasser) (!Sand)
Was taten Astronautinnen und Astronauten bei Hubble-Wartungsmissionen? (Sie reparierten und verbesserten das Teleskop) (!Sie bauten einen neuen Planeten) (!Sie schoben die Sonne weiter weg) (!Sie malten Sterne an)
Was ist ein Stern? (Ein sehr heißer Himmelskörper, der selbst Licht erzeugt) (!Ein kleines Loch in der Nacht) (!Ein künstlicher Satellit) (!Ein Stück Eis auf der Erde)
Was ist eine Galaxie? (Eine große Ansammlung vieler Sterne und weiterer Materie) (!Ein einzelner Astronaut) (!Ein Werkzeug für Raumanzüge) (!Ein Teil eines Kinosaals)
Was gehört zum Universum? (Galaxien, Sterne, Planeten und der Raum dazwischen) (!Nur die Erde) (!Nur unsere Sonne) (!Nur Dinge, die Menschen gebaut haben)
Was sind manche Flugsequenzen durch ferne Nebel im Film? (Wissenschaftliche Visualisierungen aus Daten und Bildern) (!Echte Urlaubsflüge mit einem Flugzeug) (!Aufnahmen aus einem Unterseeboot) (!Bilder aus einem Klassenzimmer)
Was bedeutet die 3D-Wirkung im Kino? (Bilder wirken räumlich und haben Tiefe) (!Der Film wird lautlos) (!Alle Bilder werden schwarzweiß) (!Die Leinwand wird zu einem Teleskop)
Warum sind Teleskope für die Forschung wichtig? (Sie sammeln Licht und liefern Informationen über ferne Himmelskörper) (!Sie machen Sterne wärmer) (!Sie halten die Erde an) (!Sie bauen Galaxien zusammen)
Memory
| Hubble | Weltraumteleskop |
| Astronaut | Raumfahrt |
| Spiegel | Lichtsammler |
| Stern | leuchtender Himmelskörper |
| Galaxie | Sternenansammlung |
| Atmosphäre | Lufthülle |
| 3D | Tiefenwirkung |
| Beobachtung | Forschung |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Teleskop | sammelt Licht |
| Spiegel | lenkt Licht weiter |
| Astronaut | arbeitet im Weltraum |
| Galaxie | enthält sehr viele Sterne |
| Visualisierung | macht Messdaten anschaulich |
...
Kreuzworträtsel
| Hubble | Wie heißt das Weltraumteleskop aus dem Film? |
| Spiegel | Welcher Teil eines Teleskops sammelt und lenkt Licht? |
| Astronaut | Wer arbeitet während einer Raumfahrtmission im Weltraum? |
| Galaxie | Wie nennt man eine riesige Gruppe vieler Sterne? |
| Teleskop | Welches Gerät hilft beim Beobachten sehr ferner Himmelskörper? |
| Universum | Wie heißt die Gesamtheit von Raum, Galaxien, Sternen und weiterer Materie? |
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Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Hubble zeichnen: Zeichne das Hubble-Weltraumteleskop mit Solarmodulen, Spiegel und Erde im Hintergrund. Beschrifte mindestens drei Teile.
- Sterne beobachten: Schau an einem klaren Abend gemeinsam mit einer erwachsenen Person in den Himmel. Zeichne drei Dinge, die Dir auffallen, und notiere eine Frage dazu.
- Galaxie gestalten: Gestalte mit Papier, Stiften oder Naturmaterialien eine Fantasiegalaxie und erkläre, woran man erkennt, dass es eine Galaxie sein soll.
- Filmbeobachtung: Wähle eine Szene aus Hubble 3D. Male zwei Bilder: Was passiert in der Szene, und was möchtest Du darüber noch wissen?
Standard
- Teleskop-Modell: Baue aus ungefährlichen Alltagsmaterialien ein Modell eines Teleskops. Zeige mit Pfeilen, wo Licht hineinfallen würde.
- Astronautentraining: Entwickle mit anderen Kindern einen sicheren Geschicklichkeitsparcours, bei dem kleine Gegenstände mit dicken Handschuhen bewegt werden. Vergleicht die Aufgabe mit Arbeiten im Raumanzug.
- Bilddetektiv: Suche drei Hubble-Bilder aus. Ordne sie den Begriffen Stern, Nebel oder Galaxie zu und begründe Deine Entscheidung.
- 3D und Wirklichkeit: Erstelle ein Plakat mit den drei Begriffen echte Filmaufnahme, Teleskopbild und Visualisierung. Ordne Beispiele aus dem Film zu.
Schwer
- Forschungsfrage: Formuliere eine eigene Frage über Sterne oder Galaxien. Überlege, welche Beobachtung mit einem Teleskop helfen könnte, die Frage zu beantworten.
- Hubble-Interview: Führe ein Interview mit einer Person, die sich für Astronomie interessiert. Frage, warum Teleskope wichtig sind, und fasse die Antworten in einem kurzen Text oder Audio zusammen.
- Weltraum-Nachricht: Produziere eine ein- bis zweiminütige Nachrichtensendung über die Hubble-Wartungsmission. Erkläre, welches Problem Astronautinnen und Astronauten lösen mussten und warum ihre Arbeit Forschung ermöglichte.
- Mini-Dokumentarfilm: Drehe einen kurzen eigenen Film mit Modellen oder Zeichnungen. Erkläre darin den Weg des Lichts von einem Stern bis zu einem Teleskop und kennzeichne klar, welche Bilder echt, nachgestellt oder visualisiert sind.
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Lernkontrolle
- Teleskopstandort vergleichen: Erkläre mit einer Zeichnung, welchen Unterschied es machen kann, ob ein Teleskop auf der Erde oder im Weltraum beobachtet. Nenne mindestens einen Vorteil und eine mögliche Schwierigkeit.
- Film und Forschung verbinden: Wähle eine Szene aus Hubble 3D und erkläre, welche wissenschaftliche Frage oder technische Aufgabe darin sichtbar wird.
- Daten richtig deuten: Erkläre, warum ein farbiges Hubble-Bild gleichzeitig wissenschaftlich wertvoll und bearbeitet sein kann, ohne deshalb erfunden zu sein.
- Astronautenentscheidung: Stelle Dir vor, ein Messgerät an einem Weltraumteleskop fällt aus. Überlege, welche Informationen ein Team benötigt, bevor eine Reparatur geplant werden kann.
- Vom Licht zur Erkenntnis: Beschreibe in eigenen Worten eine Kette vom fernen Stern über das ankommende Licht und den Teleskopspiegel bis zur wissenschaftlichen Erkenntnis.
- Neue Forschungsmission: Entwirf eine Idee für ein neues Teleskop. Entscheide, was es beobachten soll, wo es eingesetzt wird und welche Frage es beantworten könnte.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis zu Hubble 3D ist wichtig, dass Du Zusammenhänge erklären kannst und nicht nur einzelne Wörter auswendig kennst.
- Du kannst erklären, was ein Teleskop macht und warum das Sammeln von Licht wichtig ist.
- Du kannst beschreiben, warum ein Weltraumteleskop wie Hubble andere Beobachtungsmöglichkeiten hat als ein Teleskop auf der Erde.
- Du kannst die Begriffe Stern, Galaxie, Universum und Atmosphäre in einfachen Worten erklären.
- Du kannst erläutern, welche Aufgaben Astronautinnen und Astronauten bei einer Wartungsmission übernehmen.
- Du kannst zwischen echter Filmaufnahme, Teleskopbild und wissenschaftlicher Visualisierung unterscheiden.
- Du kannst begründen, warum Teleskope wichtige Messgeräte für die Forschung sind.
- Du kannst aus einer Beobachtung eine eigene Forschungsfrage entwickeln.
- Du kannst Bilder und Filmszenen kritisch betrachten und sagen, welche Informationen sie zeigen und welche Fragen offenbleiben.
OERs zum Thema
Der deutschsprachige Wikipedia-Artikel zum Hubble-Weltraumteleskop bietet weitere Informationen:
Quellen und Medienhinweise
Die Angaben zu Film, Raumfahrtmission und Teleskop wurden anhand von Informationen der NASA, des Smithsonian National Air and Space Museum, Wikipedia und frei nutzbarer Medien auf Wikimedia Commons zusammengestellt.
- NASA: Hubble Space Telescope
- NASA: IMAX-3D-Kamera bei der Hubble-Wartungsmission
- Smithsonian: Hubble 3D
- Wikimedia Commons: Hubble Space Telescope
- Wikipedia: Hubble 3D
Verknüpfte Lernbereiche