Solar Probe Plus: Raumsonde fliegt in den Feuerodem der Sonne
© NASA / JHUAPL (Ausschnitt)
Schon lange ist unser Zentralgestirn der Referenzstern für die Astronomen. Nur hier lassen sich die Vorgänge an der Oberfläche eines Hauptreihensterns in hoher räumlicher Auflösung studieren und Rückschlüsse auf die Vorgänge im Inneren der Sonne ziehen. Dennoch sind noch viele Eigenschaften unseres Tagesgestirns unverstanden.
Nun soll sich eine Raumsonde aufmachen, der Sonne aus geringem Abstand auf den Zahn zu fühlen, ihr Name ist Solar Probe Plus. Der Start ist für das Jahr 2018 vorgesehen, die Ankunft bei der Sonne um 2024.
Aus energetischer Sicht ist es nicht einfach, direkt zur Sonne zu fliegen. Jede Sonde, die sich von der Erde entfernt, nimmt die hohe Bahngeschwindigkeit des Blauen Planeten von 30 Kilometer pro Sekunde mit. Bei Missionen zu den äußeren Planeten ist man für diese Zugabe sehr dankbar, bei Flügen ins innere Sonnensystem ist sie ein Hindernis, denn sie muss auf irgendeine Weise abgebaut werden, um sich der Sonne nähern zu können.
Die Brachiallösung ist der Einsatz einer sehr starken Trägerrakete, was technisch machbar, aber auch extrem teuer ist. Hier würde die Antriebsleistung einer schubstarken Oberstufe dazu genutzt, nach dem Entweichen aus dem Erdschwerefeld die Raumsonde so weit abzubremsen, dass sie quasi "in die Sonne fällt". Da aber der Etat für Solar Probe Plus nicht dafür ausreicht, eine so starke Oberstufe ins All zu befördern, muss man sich anderer Mittel bedienen.
Um sich der Sonne nähern zu können, bedient man sich der Schwerkraft des Planeten Venus als Bremse. Bei sieben Vorbeiflügen am inneren Nachbarn der Erde gibt die Raumsonde einen Teil ihrer Bewegungsenergie an Venus ab, die darauf hin um ein Unmessbares beschleunigt wird. Da aber die Raumsonde im Vergleich zur Venus eine zu vernachlässigende Masse besitzt, ist die Auswirkung auf sie dennoch groß.
Durch die Schwerkraft der Venus wird der sonnennächste Punkt der Sonnenumlaufbahn von Solar Probe Plus so weit abgesenkt, dass sich die Sonde im Jahr 2024 bis auf sechs Millionen Kilometer der Sonnenoberfläche nähern kann. Dabei taucht sie tief in die äußere Atmosphäre der Sonne, die Korona, ein und wird auf der der Sonne zugewandten Seite bis zu 1400 Grad Celsius heiß.
Damit Solar Probe dabei nicht sofort verschmort, ist sie mit einem speziellen Hitzeschild aus Karbonfaser-Material ausgestattet, der 20 Zentimeter dick ist und einen Durchmesser von 2,5 Metern aufweist. Damit kann die Sonde das 500-fache der Strahlungsleistung der Sonne in Erdentfernung überstehen.
Solar Probe Plus wird mit vier wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet, welche die Sonne "berühren, schmecken und riechen" sollen, wie sich der Projektwissenschaftler Lika Guhathakurta im NASA-Hauptquartier in Washington, DC, ausdrückte.
Das Experiment "Solar Winds Electron Alphas and Protons Investigation" erkundet die Mengen und Energie von Elektronen, Protonen und Heliumionen im Sonnenwind.
Eine Weitfeld-Kamera nimmt dreidimensionale Bilder der Sonnenkorona und der Stoßwellen in ihr auf.
Mit dem Instrument "Fields" werden vor Ort elektrische und magnetische Felder gemessen. Zudem registriert das Gerät Einschläge von Staubpartikeln, wenn diese auf die Antenne der Sonde treffen.
Die "Integrated Science Investigation of the Sun" besteht aus zwei Instrumenten, die Elektronen, Protonen und Ionen mit hoher Energie in der Sonnenatmosphäre untersuchen.
Mit "Solar Probe Plus" wird die NASA in eine Region des Sonnensystems vordringen, die bislang noch von keiner Raumsonde erkundet wurde. Damit wird für die Sonnenforschung echtes Neuland betreten, so dass wir uns auf Überraschungen einstellen können.
Tilmann Althaus
Nun soll sich eine Raumsonde aufmachen, der Sonne aus geringem Abstand auf den Zahn zu fühlen, ihr Name ist Solar Probe Plus. Der Start ist für das Jahr 2018 vorgesehen, die Ankunft bei der Sonne um 2024.
Aus energetischer Sicht ist es nicht einfach, direkt zur Sonne zu fliegen. Jede Sonde, die sich von der Erde entfernt, nimmt die hohe Bahngeschwindigkeit des Blauen Planeten von 30 Kilometer pro Sekunde mit. Bei Missionen zu den äußeren Planeten ist man für diese Zugabe sehr dankbar, bei Flügen ins innere Sonnensystem ist sie ein Hindernis, denn sie muss auf irgendeine Weise abgebaut werden, um sich der Sonne nähern zu können.
Die Brachiallösung ist der Einsatz einer sehr starken Trägerrakete, was technisch machbar, aber auch extrem teuer ist. Hier würde die Antriebsleistung einer schubstarken Oberstufe dazu genutzt, nach dem Entweichen aus dem Erdschwerefeld die Raumsonde so weit abzubremsen, dass sie quasi "in die Sonne fällt". Da aber der Etat für Solar Probe Plus nicht dafür ausreicht, eine so starke Oberstufe ins All zu befördern, muss man sich anderer Mittel bedienen.
Um sich der Sonne nähern zu können, bedient man sich der Schwerkraft des Planeten Venus als Bremse. Bei sieben Vorbeiflügen am inneren Nachbarn der Erde gibt die Raumsonde einen Teil ihrer Bewegungsenergie an Venus ab, die darauf hin um ein Unmessbares beschleunigt wird. Da aber die Raumsonde im Vergleich zur Venus eine zu vernachlässigende Masse besitzt, ist die Auswirkung auf sie dennoch groß.
Durch die Schwerkraft der Venus wird der sonnennächste Punkt der Sonnenumlaufbahn von Solar Probe Plus so weit abgesenkt, dass sich die Sonde im Jahr 2024 bis auf sechs Millionen Kilometer der Sonnenoberfläche nähern kann. Dabei taucht sie tief in die äußere Atmosphäre der Sonne, die Korona, ein und wird auf der der Sonne zugewandten Seite bis zu 1400 Grad Celsius heiß.
Damit Solar Probe dabei nicht sofort verschmort, ist sie mit einem speziellen Hitzeschild aus Karbonfaser-Material ausgestattet, der 20 Zentimeter dick ist und einen Durchmesser von 2,5 Metern aufweist. Damit kann die Sonde das 500-fache der Strahlungsleistung der Sonne in Erdentfernung überstehen.
Solar Probe Plus wird mit vier wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet, welche die Sonne "berühren, schmecken und riechen" sollen, wie sich der Projektwissenschaftler Lika Guhathakurta im NASA-Hauptquartier in Washington, DC, ausdrückte.
Das Experiment "Solar Winds Electron Alphas and Protons Investigation" erkundet die Mengen und Energie von Elektronen, Protonen und Heliumionen im Sonnenwind.
Eine Weitfeld-Kamera nimmt dreidimensionale Bilder der Sonnenkorona und der Stoßwellen in ihr auf.
Mit dem Instrument "Fields" werden vor Ort elektrische und magnetische Felder gemessen. Zudem registriert das Gerät Einschläge von Staubpartikeln, wenn diese auf die Antenne der Sonde treffen.
Die "Integrated Science Investigation of the Sun" besteht aus zwei Instrumenten, die Elektronen, Protonen und Ionen mit hoher Energie in der Sonnenatmosphäre untersuchen.
Mit "Solar Probe Plus" wird die NASA in eine Region des Sonnensystems vordringen, die bislang noch von keiner Raumsonde erkundet wurde. Damit wird für die Sonnenforschung echtes Neuland betreten, so dass wir uns auf Überraschungen einstellen können.
Tilmann Althaus
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