In den kommenden Jahren werden einige in den Weltraum geschickt, um einige der bleibenden Fragen zum Kosmos zu beantworten. Eine der dringendsten ist die Auswirkung, die Sonnenaktivität und "Weltraumwetter" -Ereignisse auf den Planeten Erde haben. Indem Wissenschaftler diese besser vorhersagen können, können sie bessere Frühwarnsysteme entwickeln, die Schäden an der elektrischen Infrastruktur der Erde verhindern können.
Dies ist der Zweck des Solar Orbiter (SolO), einer von der ESA geführten Mission mit starker Beteiligung der NASA, die heute Morgen (Montag, 10. Februar) von Cape Canaveral, Florida, aus gestartet wurde. Dies ist die erste Mission der Mittelklasse, die im Rahmen des Cosmic Vision 2015-25-Programms der ESA durchgeführt wird. In den nächsten fünf Jahren wird sie die unbekannten Polarregionen der Sonne untersuchen, um mehr über die Funktionsweise der Sonne zu erfahren.
Hier auf der Erde können Ereignisse wie Sonneneruptionen die elektrische Infrastruktur ernsthaft zerstören. Dazu gehören das Ausschalten von Stromnetzen, die Störung des Flugverkehrs und der Telekommunikation sowie die Gefährdung von Astronauten und der Internationalen Raumstation (ISS). Gegenwärtig können Regierungen und Weltraumagenturen solche Ereignisse nur etwa 48 Minuten im Voraus antizipieren.
Daher sind Sonnenmissionen erforderlich, damit Wissenschaftler Sonnenwetterereignisse viel früher vorhersagen können. Wenn SolO um die Sonne herum ankommt, besteht seine Mission darin, die polaren Regionen der Sonne, die innere Heliosphäre und die energetischen Partikel, die vom Sonnenwind im gesamten Sonnensystem abgestrahlt und getragen werden, genau zu beobachten. Wie Günther Hasinger, der Wissenschaftsdirektor der ESA, kürzlich in einer Pressemitteilung der ESA erklärte:
“Als Menschen waren wir immer mit der Bedeutung der Sonne für das Leben auf der Erde vertraut, haben sie beobachtet und untersucht, wie sie im Detail funktioniert, aber wir wissen auch seit langem, dass sie das Potenzial hat, den Alltag zu stören, wenn wir in der Schusslinie stehen eines starken Sonnensturms. Am Ende unserer Solar Orbiter-Mission werden wir mehr als je zuvor über die verborgene Kraft wissen, die für das veränderte Verhalten der Sonne und ihren Einfluss auf unseren Heimatplaneten verantwortlich ist.”
In den nächsten zwei Jahren wird der SolO schwerkraftunterstützte Vorbeiflüge mit Erde und Venus durchführen, die ihn in eine stark elliptische Umlaufbahn um die Sonne bringen. Der letztere Vorbeiflug schleudert den Orbiter aus der Ekliptikebene des Sonnensystems (wo sich die Planeten umkreisen) und erhöht die Neigung des Raumfahrzeugs, um neue Ansichten der unbekannten Polarregionen der Sonne zu erhalten.
Während seiner fünfjährigen Mission wird der SolO die Sonne mit einer Neigung von 17 ° über und unter dem Sonnenäquator umkreisen und sich dann während seiner erweiterten Mission auf eine Neigung von 33 ° einstellen. Diese Umlaufbahnen ermöglichen es dem Raumschiff, einen Blick auf das Geschehen in den nördlichen und südlichen Polarregionen zu werfen und mit einer Reihe von 10 In-situ- und Fernerkundungsinstrumenten Bilder von der Oberfläche aufzunehmen.
Dazu gehören der Heliospheric Imager (SoloHi), das Spectral Imaging der koronalen Umgebung (SPICE) und der Polarithmic and Helioseismic Imager (PHI), mit dem die Sonnenoberfläche und die Korona abgebildet werden. In der Zwischenzeit messen Instrumente wie der Energetic Particle Detector (EPD), der Solar Wind Plasma Analyzer (SWA), das Röntgenspektrometer / Teleskop (STIX) und der Extreme Ultraviolet Imager (EUI) den Sonnenwind und das Magnetfeld der Sonne.
Wie Daniel Müller, der Solar Orbiter-Projektwissenschaftler der ESA, über das Instrumentenpaket des SolO sagte:
“Die Kombination von Fernerkundungsinstrumenten, die auf die Sonne schauen, und In-situ-Messungen, die ihre Kraft spüren, ermöglicht es uns, die Punkte zwischen dem, was wir bei der Sonne sehen, und dem, was wir erleben, während wir den Sonnenwind aufsaugen, zu verbinden. Dies wird einen beispiellosen Einblick in die Funktionsweise unseres Muttersterns in Bezug auf seinen 11-jährigen Sonnenaktivitätszyklus geben und wie die Sonne die Magnetblase - die Heliosphäre - erzeugt und steuert, in der sich unser Planet befindet.”
Diese Mission ist das Ergebnis von zwanzig Jahren Planung, sechs Jahren Bau und Entwicklung sowie einem Jahr Test, die alle zur Validierung der Hochtemperaturtechnologie erforderlich waren. Die SolO-Mission war auch das Ergebnis einer behördenübergreifenden Zusammenarbeit zwischen der ESA und der NASA sowie zwischen der ESA und Industriepartnern wie Airbus Defence and Space Ltd.
Während seiner Mission wird SolO die Sonne aus einer Entfernung von etwa 42 Millionen km von der Oberfläche untersuchen - wodurch sie sich in der Umlaufbahn von Merkur befindet. In dieser Entfernung wird der Orbiter Temperaturen von bis zu 500 ° C ausgesetzt sein - ungefähr das Dreizehnfache dessen, was Satelliten im Orbit um die Erde erleben. Dies stellt erhebliche Herausforderungen dar, wie Sylvain Lodiot, Betriebsleiter des Raumfahrzeugs Solar Orbiter der ESA, erklärte:
“Der Betrieb eines Raumfahrzeugs in unmittelbarer Nähe der Sonne ist eine enorme Herausforderung… Unser Team muss sicherstellen, dass der Hitzeschild kontinuierlich und genau ausgerichtet ist, um mögliche Schäden durch Sonneneinstrahlung und Wärmefluss zu vermeiden. Gleichzeitig müssen wir eine schnelle und flexible Reaktion auf die Anfragen der Wissenschaftler sicherstellen, die Funktionsweise ihrer Instrumente an die jüngsten Beobachtungen der Sonnenoberfläche anzupassen.”
Der Solar Orbiter wird Teil der Parker Solar Probe (PSP) der NASA, die im August 2018 gestartet wurde und auch die Sonne in unmittelbarer Nähe untersucht hat. Während sich ihre Ziele ergänzen, unterscheiden sich die beiden Missionen in einigen wesentlichen Punkten. Einfach ausgedrückt, wird die Parker-Sonnensonde die Sonne aus einer viel näheren Entfernung untersuchen (die Sonne effektiv „berühren“), um zu untersuchen, wie Sonnenwind entsteht.
Durch das Fliegen in größerer Entfernung kann die SolO-Mission direkte Sonnenbeobachtungen durchführen und eine umfassende Perspektive erhalten. Wie bereits erwähnt, wird dies zum ersten Mal in der Geschichte Ansichten der Polarregionen der Sonne beinhalten. Diese Informationen bieten auch einen Kontext zu den von der PSP durchgeführten Messungen und liefern ergänzende Datensätze, die mehr ergeben, als die beiden Missionen allein liefern könnten.
"Solar Orbiter ist die neueste Erweiterung des NASA Heliophysics System Observatory und begleitet Parker Solar Probe in einem außergewöhnlichen Abenteuer, um die größten Geheimnisse der Sonne und ihrer erweiterten Atmosphäre zu entschlüsseln", sagte Holly Gilbert, Projektwissenschaftlerin der Mission. "Die kraftvolle Kombination dieser beiden Missionen und ihre beeindruckenden technologischen Fortschritte werden unser Verständnis auf ein neues Niveau bringen."
Diese Mission wird auf dem Erbe von Missionen wie der aufbauen Ulysses Raumschiff und die Solar- und Heliophysik-Observatorium (SOHO), beide sind gemeinsame NASA-ESA-Missionen. Diese und andere Missionen, eine Kombination aus Raumfahrzeugen und bodengestützten Teleskopen, bieten uns den bisher fortschrittlichsten Blick auf unsere Sonne und lüften die Geheimnisse über ihren Einfluss auf die Erde.
