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Der „Solar Orbiter“ soll sich der Sonne bis auf 42 Millionen Kilometer nähern.

Reise ins Weltall

ESA-Raumsonde soll Sonne erforschen

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Am Montag startet eine Sonde der Weltraumorganisation Esa zu ihrer Reise ins Zentrum unseres Planetensystems.

Kein anderer Himmelskörper prägt das Leben auf der Erde so sehr wie die Sonne. Ohne ihr Licht und ihre Wärme gäbe es keine Tiere, keine Menschen, keine Pflanzen. Die Sonne ist allgegenwärtig, jeden Tag, auch wenn sie hinter Wolken verborgen ist. Und doch ist das Wissen über unseren Fixstern bis heute unvollständig. Frühere Missionen dorthin konnten zentrale Fragen nicht beantworten.

Am frühen Montagmorgen mitteleuropäischer Zeit wird nun eine neue Sonde der europäischen Weltraumorganisation Esa auf die Reise geschickt, um die Sonne und ihre Atmosphäre – die Heliosphäre – zu erforschen. An Bord einer US-amerikanischen Trägerrakete Atlas V 411 soll der 1,8 Tonnen schwere „Solar Orbiter“ am 10. Februar um 5.03 Uhr mitteleuropäischer Zeit vom berühmten Weltraumbahnhof Cape Canaveral in Florida aus ins All fliegen. Der Starttermin war mehrfach verschoben worden und anfangs sogar weitaus früher, für Sommer 2017, geplant gewesen. Die knapp 1,5 Milliarden Euro teure Mission ist ein Gemeinsamschaftsprojekt der Esa mit der US-Weltraumbehörde Nasa und wird vom europäischen Satellitenkontrollzentrum Esoc in Darmstadt aus gesteuert.

Rund 150 Millionen Kilometer ist die Sonne von der Erde entfernt (der Abstand schwankt um wenige Millionen Kilometer). In ihrem Inneren herrschen Temperaturen von schier unvorstellbaren 15 Millionen Grad Celsius, auf der Oberfläche ist es immer noch 5600 Grad heiß, die dunklen Sonnenflecken sind mit 4000 bis 5000 Grad etwas kühler. Der „Solar Orbiter“ soll sich der Sonne bis auf eine Distanz von etwa 42 Millionen Kilometern nähern.

Dreieinhalb Jahre wird die Reise zur großen Lebensspenderin in Anspruch nehmen. Der Flug dauert deshalb so lange, weil viel mehr Energie benötigt wird als etwa für einen Trip zum Mond oder zum Mars. Um das weit entfernte Ziel zu erreichen, muss die Sonde deshalb mehrfach bei sogenannten „Swing-by-Manövern“ Schwung holen, wofür sie die Anziehungskräfte von Erde und Venus nutzen soll. Auf diese Weise soll der Orbiter der Sonne peu à peu näher kommen und in eine immer polarere Umlaufbahn einschwenken. Für eine Runde um die Sonne wird die Sonde 168 Tage benötigen.

Während der „Solar Orbiter“ der Esa sich am Montag auf den Weg macht, ist eine andere Raumsonde schon seit eineinhalb Jahren unterwegs: Der „Parker Solar Probe“ der Nasa startete bereits am 12. August 2018 Richtung Sonne und soll sich ihr sogar bis auf einen Abstand von lediglich sechs Millionen Kilometern nähern. Beide Sonden sollen komplementär Messungen vornehmen und ihre Daten austauschen. Vier Instrumente hat der kleinere „Parker Solar Probe“ der Nasa an Bord, zehn der „Solar Orbiter“ der Esa.

Im Fokus des Interesses stehen die Sonne und ihre innere Heliosphäre, ein Bereich, der stark vom Sonnenwind mit seinen Magnetfeldern und energetischen Teilchen bestimmt wird. Eine der Kernfragen lautet: Wie erzeugt und beeinflusst die Sonne die Heliosphäre? Bis heute gibt es keine befriedigende Antwort darauf – auch, weil sich die physikalischen Bedingungen dieser einzigartigen Region weder im Labor herstellen noch über die enorme Distanz von der Erde aus untersuchen lassen. „Hierfür sind Messungen nahe der Sonne erforderlich, denn nur dort sind die Feld- und Teilchenumgebungen noch vergleichsweise ursprünglich und unbeeinflusst“, heißt es in einer Mitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt.

Zu den Aufgaben des „Solar Orbiter“ gehört es, die Eigenschaften, die Dynamik und die Wechselwirkungen von Plasmafeldern und -teilchen zu bestimmen. Als Plasma werden elektrisch geladene Gase bezeichnet. Weiter sollen die Beziehungen zwischen der Oberfläche der Sonne, ihrer Korona – der besonders heißen äußeren Gashülle – und der inneren Heliosphäre untersucht werden. Ein wesentlicher Punkt wird dabei die Frage sein, wie die Sonne die Heliosphäre erzeugt und kontrolliert. Ebenso soll die Entstehung von Sonnenwinden erforscht und der Einfluss von Sonneneruptionen auf das Weltraumwetter bis hin zu spürbaren Auswirkungen auf die Erde untersucht werden. Außerdem soll der „Solar Orbiter“ Bilder von den Polarregionen der Sonne liefern.

Zu den wissenschaftlichen Instrumenten an Bord gehören unter anderem der „Polarimetric and Helioseismic Imager“, ein Doppelteleskop, das Informationen über das Magnetfeld der Sonne sammeln soll, und ein UV-Spektroskop, das die Sonnenoberfläche und die untere Korona vermessen wird.

Wegen der hohen Temperaturen in der Nähe der Sonne würden die Instrumente ungeschützt verglühen. Sie befinden sich deshalb hinter Klappen in einem Hitzeschild, der unter anderem aus Titan und Aluminium besteht. Diese Klappen gehen nur dann auf, wenn fotografiert und gemessen wird. Die Mission ist für sieben Jahre geplant, kann aber um drei Jahre verlängert werden.

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