Solar Orbiter Teil 1: Forschungsmission zur Sonne

25.02.2013 by

News aus dem Institut: Das Röntgenteleskop STIX auf der Raumsonde Solar Orbiter ist unser spannendstes Projekt – es geht um ‘Big Science’! Ich habe Forschende, Ingenieure und Manager der Hochschule für Technik in Windisch gebeten, das Projekt aus ihrer Sicht zu erklären. Sie alle geben ihr Bestes, dass das Röntgenteleskop 2020 an Bord des Satelliten Solar Orbiter starten kann. Zuerst habe ich mit Projektleiter Säm Krucker gesprochen. Er vermittelt uns einen Überblick über die Mission.

Raumsonde Solar Orbiter erforscht die Sonne

Solar Orbiter fliegt näher zur Sonne als jede Sonde zuvor

Solar Orbiter ist die nächste grosse Forschungsmission zur Sonne. Worum geht es?

Säm Krucker: Solar Orbiter ist eine Raumsonde der Europäischen Weltraumagentur ESA, die so nahe zur Sonne fliegen wird wie noch keine Mission zuvor. Sie wird Daten liefern, die uns ermöglichen, besser zu verstehen, wie die Sonne funktioniert und welchen Einfluss sie auf ihre Umgebung hat, also auch auf die Erde und die anderen Planeten des Sonnensystems.

Solar Orbiter hat mehrere Teleskope und Messgeräte an Bord. Die Teleskope machen Bilder der Sonne in verschiedenen Wellenlängen: in sichtbarem Licht, ultravioletter Strahlung und Röntgenstrahlung. Die FHNW baut das Röntgenteleskop STIX.

Teleskope an Bord der Weltraumsonde Solar Orbiter

Teleskope an Bord von Solar Orbiter beobachten die Sonne aus der Distanz

Die Messgeräte messen den Sonnenwind und die damit verbundenen magnetischen Felder dort, wo sich die Sonde gerade befindet. Dies ist das Besondere an Solar Orbiter: sie macht gleichzeitig Bilder der Sonne aus der Distanz in einer nie zuvor erreichten Auflösung und Messungen vor Ort, wo noch keine Raumsonde war.

Messinstrumente auf der Raumsonde Solar Orbiter

Messinstrumente messen den Sonnenwind vor Ort

Solar Orbiter fliegt bis zu etwa einem Viertel des Abstandes zwischen Sonne und Erde an die Sonne heran. Rein technisch wäre es möglich, noch näher zu gehen, aber das wäre viel teurer. Da mussten wir einen Kompromiss machen.

Die meisten Weltraumteleskope für die Sonne, mit Ausnahme von STEREO, befinden sich in der Nähe der Erde. Sie beobachten die Sonne von der Erde aus. Sie drehen sich mit der Erde langsam um die Sonne, viel langsamer, als diese sich um sich selbst dreht. Solar Orbiter wird zu einer völlig anderen Umlaufbahn fliegen. Sie wird der Sonne zeitweise näher kommen als Merkur. Und sie wird sich gleichzeitig mit der Sonne um diese drehen. So können wir viel genauer beobachten.

Die Umlaufbahn von Solar Orbiter

Die Umlaufbahn von Solar Orbiter

Noch etwas, das es noch nie gegeben hat: Die Planeten drehen ja in einer gemeinsamen Ebene, der Ekliptik, um die Sonne. Wir schicken nun Solar Orbiter so an Venus vorbei, dass sie dort Schwung holen kann, der ihr erlaubt, von der Ekliptik abzuweichen und über die Pole der Sonne zu fliegen. Solar Orbiter wird die erste Raumsonde sein, die die Pole der Sonne beobachten kann.

 

Was ist die grösste Herausforderung dieser Mission?

SK: Die Hitze! Wir müssen die Sonde und die Instrumente so bauen, dass nichts schmilzt. Wir brauchen einen dicken Hitzeschild, der die Instrumente schützt und die Hitze optimal ableitet. Auf dem Hitzeschild wird es etwa 500°C heiss. Im Innern der Sonde ist es immer noch 50°C heiss. Die Instrumente müssen so gebaut sein, dass sie das aushalten.

Und natürlich, dass wir alles rechtzeitig schaffen bis zum Start 2017. Die Zeit ist knapp.

Hotzeverteilung auf Solar Orbiter

Solar Orbiter braucht einen leistungsfähigen Hitzeschild

 

Welche wissenschaftlichen Fragen hoffen Sie mit dieser Mission beantworten zu können?

SK: Von Solar Orbiter erwarten wir Daten, anhand derer wir folgende Fragen beantworten werden können:

– Wie entsteht der Sonnenwind?

– Wodurch werden die Sonnenausbrüche verursacht?

– Wie beschleunigen sich die Teilchen des Sonnenwindes, und wie entstehen die damit verbundenen Magnetfelder?

– Wie kreiert die Sonne die Heliosphäre, also diese Art Blase, die ihren Einflussbereich umfasst?

Heliosphäre

Die Heliosphäre – der Einflussbereich der Sonne

 

Ist Solar Orbiter die einzige Sonnenmission in Planung?

SK: In den Vereinigten Staaten ist die Mission ‚Solar Probe Plus’ in Entwicklung. Sie wird noch näher zur Sonne fliegen, bis zu 5% des Erdabstandes. Diese Sonde macht nur Messungen, keine Bilder. Sie wird das schnellste Objekt, das die Menschheit je gebaut hat. Auf ihrer Umlaufbahn wird sie 200 km pro Sekunde erreichen.

 

Was bedeutet die Solar Orbiter Mission für sie persönlich?

SK: Ich arbeite schon seit zwanzig Jahren an den Fragen, die wir mit Solar Orbiter beantworten werden können. Ich bin wirklich sehr neugierig darauf, was Solar Orbiter beobachten und messen wird.

Zudem ist der ganze Prozess faszinierend. Man hat eine Idee, die man über Jahre vorwärts treibt. Jetzt wird sie Realität, wir bauen das Instrument tatsächlich, und es wird tatsächlich bis fast zur Sonne fliegen!

Das Projekt hat sich am Anfang aus politischen Gründen etwas verzögert. Dadurch haben wir Zeit gewonnen. Unser Röntgenteleskop wird noch besser, als ursprünglich geplant.

 

Vielen Dank, Herr Krucker, für die Erklärungen!
Wer mehr über Solar Orbiter wissen möchte, ist eingeladen, die Kommentarfunktion zu benutzen.

 

Weitere Artikel zu Solar Orbiter:
Solar Orbiter 2: Big Science an der FHNW
Solar Orbiter 3: Bauen für den Weltraum
Solar Orbiter 4: Grosse Fragen der Sonnenphysik
Solar Orbiter 5: Ohne Software läuft gar nichts

Bilder: EADS/Astrium
Solar Orbiter Missions-Webseite

Solar Orbiter Webseite der ESA  
STIX Röntgenteleskop Webseite

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Säm Krucker

Prof. Dr. Säm Krucker ist Principal Investigator des Röntgenteleskops STIX, das in Windisch entwickelt und gebaut und ab 2017 an Bord der Raumsonde Solar Orbiter zur Sonne fliegen wird. Säm Krucker wuchs in Baden auf, studierte und doktorierte an der ETH Zürich und forscht seit 1997 am Space Sciences Laboratory der University of California in Berkeley, USA. Seit 2010 bekleidet Säm Krucker eine doppelte Anstellung an der Fachhochschule Nordwestschweiz, Windisch und an der University of California, Berkeley.

 

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