Solar Orbiter in die Nähe der Sonne

DMZ - WISSENSCHAFT / FORSCHUNG ¦ Walter Fürst ¦

 

Die europäische Sonde Solar Orbiter der ESA am 10. Februar 2020 an Bord einer von der NASA gelieferten Trägerrakete Atlas V von Cape Canaveral in Florida aus gestartet.

 

Der Solar Orbiter (SolO) ist eine Raumsonde der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), die in Zusammenarbeit mit der NASA realisiert wurde. Es handelt sich um die erste Mittelklasse-Mission des Wissenschaftsprogramms Cosmic Vision 2015–2025 der ESA.

Hauptziel der Mission ist die Untersuchung des Sonnenwindes. Dabei wird der Solar Orbiter Strukturen in der Sonnenkorona ab einer Grösse von 35 Kilometern aufnehmen können. Die Mission ist für zunächst sieben Jahre finanziert und kann bei erfolgreichem Verlauf zumindest um zwei bis drei Jahre verlängert werde.

Der ursprünglich für Juli 2017 vorgesehene Starttermin wurde mehrfach verschoben. Im Oktober 2019 wurde die Sonde fertiggestellt; der Start erfolgte am 10. Februar 2020 (amerikanische Ortszeit am 9. Februar) mit einer amerikanischen Atlas-V-Rakete von der Cape Canaveral Air Force Station. 

 

Die ESA beauftragte Astrium UK als Hauptauftragnehmer, die Sonde für 300 Millionen Euro zu bauen. Die ESA rechnete mit eigenen Kosten für die Solar-Orbiter-Mission von 500 Millionen Euro, dazu kommen weitere 400 Millionen US-Dollar von der NASA für die Rakete und den Teil der Nutzlast, der von der NASA gestellt wird: Ein Instrument und ein Sensor auf der Sonde.

 

Der Solar Orbiter wurde in eine elliptische Umlaufbahn um die Sonne gestartet. Mittels eines Erd- und acht Venus-Swing-bys soll er sich zunächst schrittweise der Sonne nähern und dann bis 2030 in eine immer stärker polwärts geneigte Bahn einschwenken. Zum Ende der Primärmission etwa sieben Jahre nach dem Start soll er eine um 24° und zum Ende der erweiterten Mission eine um 33° zur Ekliptik geneigte Bahn haben, in der er sich der Sonne bis auf unter 42 Millionen Kilometer nähert.

 

Daher ist es erforderlich, die als Hitzeschild ausgeführte Seite des Satelliten zur Sonne ausgerichtet zu halten. Auf dem Hitzeschild, welcher teilweise aus gebackenen Tierknochen gefertigt wurde, werden beim minimalen Sonnenabstand Temperaturen von um die 500 °C erwartet. Im Hitzeschild befinden sich Öffnungen für die Instrumente, deren Schutzkappen nur bei Bedarf für das Sammeln von Bildern und Messdaten geöffnet werden. Die zwei Solargeneratoren mit jeweils drei Solarpanels werden bei kleiner werdendem Sonnenabstand immer weiter aus der Sonne gedreht. Dadurch wird die projizierte Fläche reduziert, welche mit der Solarstrahlung interagiert, um die Temperatur der Solarzellen und der Panele in akzeptablen Bereichen zu halten. Die Raumsonde benötigt für ihren Betrieb maximal ca. 1100 W elektrische Leistung. Die Startmasse der Sonde, die über einen chemischen Antrieb verfügt, soll ca. 1800 kg betragen. Die ursprünglich geplanten Ionenantriebe, die für BepiColombo entwickelt wurden, sind für Solar Orbiter nicht mehr vorgesehen.

 

Die Sonde soll auf eine Bahn mit 168 Tagen Umlaufzeit absteigen und dank der Bahnneigung die Pole der Sonne aus einem Winkel von bis zu 33° beobachten können, gegenüber höchstens 7° bei Beobachtung von der Erde aus und 80° bei der Raumsonde Ulysses (1990–2009). Die sonnennächste Entfernung soll 60 RS (Sonnenradien) oder 0,28 AE betragen.

 

Seit Anfang Februar ist die ESA-Raumsonde Solar Orbiter auf dem Weg zu ihrer anvisierten Umlaufbahn um die Sonne. Von dort wird sie mit ihren zehn wissenschaftlichen Instrumenten einen einzigartigen Blick auf unser Zentralgestirn geniessen. Diese erste Missionsphase ist jedoch mehr als blosse Anreise, sondern besonders für die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, Ingenieurinnen und Ingenieure bereits der erste Teil des Abenteuers. In den vergangenen Wochen und Monaten haben sie alle Instrumente an Bord nach und nach in Betrieb genommen. Die Bilanz des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS), das an vier Instrumenten beteiligt ist, fällt bisher durchweg positiv aus: Alle Systeme funktionieren wie geplant.

 

 

 

 

 

Quellen:

• Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation - http://www.sbfi.admin.ch
• Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI): Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS), Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik (KIS)
• Extreme Ultraviolet Imager (EUI): Centre Spatial de Liège, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS)
• Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE): Rutherford Appleton Laboratory, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS)
• METIS: University of Florence, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS)
• Energetic Particle Detector (EPD): University of Alcala, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU)