ESA-Mission Solar Orbiter: Raumsonde soll Geheimnisse der Sonne lüften

Am frühen Morgen des 10. Februar (mitteleuropäischer Zeit 05:03 Uhr, da schlafe ich) wird das europäische Projekt zur Erkundung der Sonne vom US-amerikanischen Raumhafen Cap Canaveral aufbrechen. Die europäische Raumfahrtbehörde ESA schickt ihr Erkundungsraumschiff Solar Orbiter auf eine dreieinhalbjährige Reise.

Die Sonne ist der hellste Stern in unserem Sonnensystem und ohne sie, gäbe es uns Menschen nicht. Dennoch gehört sie nicht gerade zu den bestuntersuchtesten Objekten in unserem Universum. Das soll sich nun ändern.

Mit zehn Messinstrumenten an Bord soll die Raumsonde Solar Orbiter neue Einblicke in die komplexen Prozesse auf der Sonne liefern. Dazu wird sie mehrmals an der Venus Schwung holen und dank speziellem Hitzeschild Temperaturen bis 500 Grad Celsius standhalten.

Mehr als zehn Jahre sind es her, seit sich Europa zuletzt die Sonne näher angesehen hat. 2009 hatte die europäische Weltraumagentur ESA die Mission ihrer Raumsonde Ulysses für beendet erklärt – eine Mission, mit der die ESA im Großen und Ganzen zufrieden gewesen sei, erinnert sich Joachim Woch vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen: „Ulysses war eine großartige Mission. Es hat vielleicht nur einen großen Nachteil gehabt: Es hat nur sogenannte In-situ-Instrumente gehabt.“ Das heißt: Ulysses hat 17 Jahre lang die Sonne umkreist und all das gemessen, was es in der Nähe der Sonde zu messen gab: Plasmawellen, das Magnetfeld der Sonne und den Sonnenwind. Was Ulysses jedoch nicht leisten konnte, war die Fernerkundung. Denn Instrumente, die im optischen Spektralbereich interessante Strukturen auf der Sonnenoberfläche direkt ins Visier nehmen können, hatte Ulysses nicht an Bord. Bei der neuen Sonnenmission der ESA ist das anders.

Kombination verschiedener Messgeräte verspricht neue Einblicke

„Was wir jetzt mit einer Mission wie Solar Orbiter erreichen wollen, ist eine Kombination aus Remote Sensing und In-Situ-Instrumenten. Und wenn wir dann direkt In-Situ-Messungen machen, dann können wir diese Strukturen auf der Sonne direkt mit in situ gemessenen Teilchen in Verbindung bringen und damit eine sehr direkte Verbindung zwischen dynamischen Prozessen auf der Sonne und im Sonnenwind gemessenen Strukturen herstellen.“

Den Sonnenwind haben schon so einige Raumsonden in den vergangenen Jahrzehnten untersucht. Und je genauer die Messungen wurden, desto mehr neue Fragen seien dabei aufgetreten, wundert sich die Ingenieurin Anne Pacros, die das Projekt Solar Orbiter am europäischen Weltraumforschungszentrum ESTEC im holländischen Noordwijk betreut.

„Der Sonnenwind besteht aus elektrisch geladenen Teilchen. Sie werden von der Sonne hinaus ins All geschleudert, auch in Richtung Erde. Aber wieso beschleunigen sie dabei? Sie sollten eigentlich langsamer werden. Stattdessen werden sie immer schneller.“

Sonnenwind und Korona geben weiter Rätsel auf 

Bislang nicht verstanden ist auch die Temperaturverteilung in der Nähe der Sonne. Ihre Oberfläche ist 6.000 Grad Celsius heiß. Ihre Atmosphäre jedoch, die Korona, kann eine Million Grad erreichen. Eigentlich sollte das Gas kälter werden, je weiter von der Sonne entfernt es sich befindet. Und das gilt nicht nur für die Äquatorregionen der Sonne, ergänzt José Manuel Sánchez-Pérez, der Missionsanalyst für den Solar Orbiter bei der ESA.

„Die Wissenschaftler wüssten gerne, was sich rund um die Pole der Sonne abspielt. Alle Planeten laufen in einer Ebene um die Sonne, der sogenannten Ekliptik. Wir wollen den Flugwinkel der Sonde so weit erhöhen, bis ihre Bahn fast rechtwinklig zu den Planetenbahnen ist. Dazu ist eine Menge Energie nötig.“

Solar Orbiter nutzt die Venus als Katapult

Diese Energie soll die Venus liefern. Achtmal wird der Solar Orbiter an ihr vorbeifliegen, um Schwung zu holen. Ihre Schwerkraft wird die Sonde jedesmal ein Stück aus der horizontalen Planetenebene hinausschießen, wie ein Katapult. Nach dem letzten Vorbeiflug wird ihre gegenüber der Ekliptik um 34 Grad gekippt sein. Beim Überflug über die Sonnepole soll dann der Blick von oben und von unten möglich sein.

„Die Pole sind der Schlüssel zum Verständnis des Dynamos im Innern der Sonne. Er verursacht ein magnetisches Feld. Diese Magnetfeldlinien verlassen die Sonne an den Polen. Das funktioniert so ähnlich wie bei der Erde. Wir wollen die Wechselwirkung zwischen den Polen und den äußeren Sonnenschichten verstehen.“ Bis auf rund 40 Millionen Kilometer soll sich der Solar Orbiter dabei der Sonne nähern. Während seiner Umrundungen wird seine Vorderseite auf mehr als 500 Grad Celsius erhitzt werden. Ein Schutzschild, der 40 Zentimeter dick ist, verhindert, dass diese Backofentemperaturen ihn zum Schmelzen bringen – damit der Solar Orbiter nicht so endet wie einst Ikarus.

Die vier wissenschaftlichen Hauptfragen der Solar Orbiter Mission sind:

  • Wie und wo entstehen Plasma und Magnetfeld des Sonnenwindes in der Korona?
  • Wie verursachen vorübergehende Ereignisse auf der Sonne  die heliosphärische Variabilität?
  • Wie erzeugen Sonneneruptionen die energetische Teilchenstrahlung, die die Heliosphäre ausfüllt?
  • Wie funktioniert der solare Dynamo und wie beeinflusst der die Beziehungen zwischen Sonne und Heliosphäre?

Als wissenschaftliche Nutzlast der Mission Solar Orbiter wurden 10 Instrumente ausgewählt. Dieser umfangreiche Satz an Instrumenten wird vielfältige wissenschaftliche Forschungen ermöglichen, von in-situ Messungen in der Sonnennähe und außerhalb der Ekliptik bis hin zu Fernerkundungsbeobachtungen der Sonne und ihrer Umgebung.

Solar Orbiter wird nicht erst am Ziel Messungen durchführen, sondern schon während der Reise dorthin. Das machen die sogenannten In-Situ-Instrumente. Am Ziel angekommen, werden die Fernerkundungsinstrumente ihre Arbeit aufnehmen.

Anordnung der Instrumente an Bord von Solar Orbite
InstrumentMessungen
SWA: Solar Wind Plasma Analyser  (Sonnenwind-Plasma-Analysator)
PI: C. Owen, Mullard Space Science Lab, UK
Eigenschaften der Ionen und Elektronen des Sonnenwindes  (inkl. Dichte, Geschwindigkeit und Temperatur); Ionenzusammensetzung der Hauptelemente des Sonnenwindes
EPD: Energetic Particle Detector  (Detektor für energiereiche Teilchen)
PI: J. Rodríguez-Pacheco, University of Alcala, Spain
Zusammensetzung, Zeitverhalten und Verteilungsfunktionen von suprathermalen und energieeichen Teilchen
MAG: Magnetometer
PI: T. Horbury, Imperial CollegeUK
In-situ Messungen des heliosphärischen Magnetfeldes
RPW: Radio and Plasma Waves (Radio- und   Plasmawellen)
PI: M. Maksimovic, Observatoire de Paris, France
Magnetische und elektrische Felder in hoher Zeitauflösung (in-situ und in Fernerkundung)
PHIPolarimetric and Helioseismic Imager (Polarimetrischer und Helioseismischer Imager)
PI: S.K. Solanki, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Germany
Magnetfeldvektor und  Geschwindigkeit in Richtung der Sichtlinie  in der Photosphäre für die volle Sonnenscheibe und Kontinuum-Intensität im sichtbaren Wellenlängenbereich
EUIExtreme Ultraviolet Imager  (Extrem-Ultraviolett Imager)
PI: P. Rochus, Centre Spatial de Liège, Belgium
EUV-Bildsequenzen der Schichten der Sonnenatmosphäre oberhalb der Photosphäre, simultan  mit mittlerer Auflösung für die volle Sonnenscheibe und  mit hoher Auflösung für einen Ausschnitt der Sonnenscheibe
SPICESpectral Imaging of the Coronal Environment  (Spektrale Abbildung der koronalen Umgebung)
Consortium Lead: A. Fludra, Rutherford Appleton Laboratory, UK
Abbildende Spektroskopie der Korona im EUV
STIX: X-ray Spectrometer/Telescope (Röntgenspektrometer/Teleskop)
PI: S. Krucker, FHNW, Switzerland
Abbildende Spektroskopie der solaren thermischen und nicht-thermischen Röntgenstrahlenemission
Metis: Koronagraph
PI: M. Romoli, University of Florence, Italy
Abbildung der Sonnenkorona im sichtbaren Wellenlängenbereich (polarisiert und nicht-polarisiert) und im UV
SoloHI: Heliospheric Imager  (Heliosphärischer Imager)
PI: R. A. Howard, NRL, USA
Sichtbares Sonnenlicht gestreut durch Elektronen des Sonnenwinds

Sie wird der Sonne so nahe kommen wie keine andere europäische Sonde zuvor. Und sie wird über die Pole der Sonne fliegen, was ebenfalls noch nie gemacht wurde“

Anne Pacros,Projektleiterin am europäischen Weltraumforschungszentrum ESTEC in Noordwijk.

Raumfahrt: ESA –Ministerkonferenz vom 27.11 bis 28.11.2019

Entscheidung über zukünftige Projekte und Ausrichtung der Europäische Raumfahrt. Am Mittwoch den 27.11 sowie Donnerstag den 28.11 wird es sehr Interessant und Spannend für die Europäische Raumfahrt. Dann kommen nämlich die  Minister der 22 Esa-Mitgliedsstaaten zusammen um über den Haushalt der europäischen Raumfahrtagentur der nächsten drei Jahre zu beraten. Quelle:http://blogs.esa.int/space19plus/ Space 19+ – Raumfahrt für Europa – Made in Germany

Asteroiden-Abwehr: „Hera“

Die Esa erhofft sich dieses Jahr die Finaziellenmittel für „Hera“ zubekommen.

Bei der vorherigen Ministerratskonferenz im Jahr 2016 versagten die Minister der „Asteroid Impact Mission“ (AIM) der Esa die finanzielle Unterstützung.

Quelle:https://www.hna.de/netzwelt/asteroiden-abwehr-was-tun-wenn-asteroid-erde-gefaehrlich-wird-zr-13246216.html Was tun, wenn ein Asteroid die Erde bedroht?

Quelle:https://de.wikipedia.org/wiki/Asteroid_Impact_%26_Deflection_AssessmentWikipedia – Asteroid Impact & Deflection Assessment

Raumstation im Mondorbit: „Lunar Gateway“

Auch bei zukünftigen Mondprojekten der Nasa möchte man sich beteiligen.Etwa beim Bau eine Versorgungsmodul für das „Lunar Gateway“

Vorgeschlagener Aufbau des Gateways 
(Bild: NASA)

Quelle:https://www.sueddeutsche.de/wirtschaft/raumfahrt-strasse-zum-mond-1.4696449

Quelle:https://www.heise.de/newsticker/meldung/Gateway-NASA-und-ESA-einigen-sich-auf-Orbit-fuer-Mondstation-4479511.html

Neben Erforschung geht es auch um Projekte für: Weltraummüll, Erdbeobachtung, Satellitenkommunikation.

Quelle:https://www.openpr.de/news/1068996/Space19-DGLR-unterstuetzt-die-Planungen-fuer-die-europaeische-Raumfahrt.html

Es geht also um die Europäische Zukunft in der Raumfahrt und an welche Projekte man die nächsten Jahre Arbeitet bzw. Baut. Es wird also sehr spannend wenn die ESA-Mitgliedstaaten am 27. und 28 November über die Zukunft Europas im Weltraum entscheiden sowie auch für den Standort Deutschland. Letzteres ist ja mit namhaften Firmen an Bau von Satelliten, Raumsonden etc. ja international beteiligt. Die letzte von 2016 die ich verfolgt habe war eine Enttäuschung.

Europas mutlose Raumfahrt-Wagemut und visionäre Projekte sucht man in der europäischen Raumfahrt einmal mehr vergebens“ .Quelle: https://www.spektrum.de/kolumne/die-esa-ist-bei-europas-raumfahrt-zu-mutlos/1431681

Viele spannende und interessante Themen also und mit einigen Projekten wie zum Beispiel, der Asteroiden-Abwehr-Mission und der Raumstation im Mondorbit sind wir gar nicht mehr weit weg von einem  Science Fiction Film entfernt, wie manch einer das glauben mag.

Von der ESA – Ministerkonferenz 2019 wünsche ich mir Wagemutige und visionäre Projekte. Sowie mitmischen bzw. mitmachen bei ambitionierten Missionen und Projekten.