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SONNE
Zwei neue Missionen zur Sonnenforschung
Redaktion / Pressemitteilung des Instituts für Weltraumforschung der ÖAW
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14. März 2022

Die NASA hat im Februar mit MUSE und HelioSwarm zwei neue wissenschaftliche Missionen ausgewählt, die dazu beitragen sollen, die Dynamik der Sonne und die Wechselwirkung zwischen Sonnenwind und Erde besser zu verstehen. Dies ist unter anderem wichtig, um das für den Satellitenbetrieb wichtige Weltraumwetter besser vorhersagen zu können.

Sonne

Eine vom Solar Dynamics Observatory der NASA beobachtete Eruption auf der Sonne am 1. Oktober 2015. Bild: NASA / SDO  [Großansicht]

Die äußerste atmosphärische Schicht der Sonne, die Heliosphäre, reicht wie eine Blase weit in unser Sonnensystem hinein. In ihr breitet sich der Sonnenwind aus, ein konstanter Strom geladener Teilchen, der komplexe Phänomene in der Erdumgebung erzeugt. Diese werden unter dem Begriff "Weltraumwetter" zusammengefasst und beeinflussen nicht nur die Funktionstüchtigkeit von Satelliten und Kommunikationssignalen im Weltraum , sondern gefährden auch Astronauten.

"HelioSwarm wird die physikalischen Prozesse aufdecken, die für das Aufheizen der geladenen Teilchen im interplanetaren Raum verantwortlich sind", erklärt Owen Roberts vom Grazer Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, der am Missionskonzept für HelioSwarm mitgearbeitet hat und Teil des Wissenschaftsteams ist. "Wenn wir die Temperatur des Sonnenwindes messen, zeigt dieser ein merkwürdiges Verhalten: Er ist viel heißer, als wir es aufgrund bisher bekannter physikalischer Prozesse für ein expandierendes Gas erwarten würden."

Der Sonnenwind besteht aus turbulenten magnetischen Wellen, Wirbeln und anderen Strukturen, die das Plasma aufheizen. Es ist eine Herausforderung, diese komplexen Phänomene mit nur einer einzigen Raumsonde zu untersuchen. HelioSwarm ist darauf ausgelegt, Magnetfeldschwankungen und ihre Auswirkungen auf die Plasmaerwärmung und -beschleunigung zu erforschen. Die Mission besteht nicht nur aus einem Satelliten, sondern aus einer Konstellation oder einem "Schwarm" von neun Raumsonden, die Mehrpunktmessungen im Weltraum durchführen werden.

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Geleitet wird die Mission von der University of New Hampshire. Im Mittelpunkt steht die Untersuchung der Fluktuationen im Magnetfeld der Erde und Bewegungen des Sonnenwindes, die als Sonnenwindturbulenz bekannt sind. Um diese Turbulenz zu untersuchen, sind gleichzeitige Messungen aus verschiedenen Punkten im Weltraum erforderlich. "Am IWF entwickeln wir eine Wellenanalysemethode, die die Daten von allen neun Satelliten kombiniert. Mit dieser Methode lässt sich feststellen, welche Arten von Wellen es gibt, in welche Richtungen sie sich bewegen und vor allem, wie sie Teilchen aufheizen und beschleunigen", so Roberts.

 HelioSwarm besteht aus einem Hauptsatelliten, der als "Drehkreuz" dient und den Funkkontakt zu weiteren acht Kleinsatelliten hält. Die Umlaufbahn der neun Satelliten ist so konzipiert, dass diese ihre Ausrichtung und die Abstände zueinander ändern können. "Diese technische Innovation bietet die einzigartige Möglichkeit, die Turbulenz und ihre Entwicklung im Sonnenwind zu untersuchen", sagt Roberts.

Die ebenfalls ausgewählte MUSE-Mission soll helfen, die Kräfte zu verstehen, die die Erwärmung der Sonnenkorona und die Eruptionen in dieser äußersten Region antreiben, die dem Weltraumwetter zugrunde liegen. Von MUSE versprechen sich die Forscherinnen und Forscher einen tieferen Einblick in die Physik der Sonnenatmosphäre, etwa durch Bilder mit der höchsten Auflösung, die jemals von der Sonnenübergangsregion und der Korona aufgenommen wurden. Primäres Ziel der MUSE-Mission ist es, die Ursachen für die Erwärmung der Korona und für Instabilitäten wie Flares und koronale Massenauswürfe zu erforschen und Einblicke in die grundlegenden Plasmaeigenschaften der Korona zu gewinnen.

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siehe auch
DLR: Neues Institut erforscht Weltraumwetter - 25. Mai 2021
Links im WWW
Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
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