Airbus entlässt ESA-Raumsonde Solar Orbiter zum Start

Solar Orbiter, die Flaggschiffmission der europäischen Weltraumorganisation ESA zur Erforschung der Sonne, hat alle Tests abgeschlossen und ist bereit für den Transport nach Cape Canaveral, wo die Mission im Februar 2020 starten soll.

Der erste Teil der Reise ist 8.000 Kilometer lang und doch ist es nur ein winziges Teilstück, denn das Ziel ist die Sonne: Die ESA-Raumsonde Solar Orbiter ihren Weg am frühen Morgen des 06. Februar 2020 antreten und einen dreieinhalbjährigen Flug durch das Weltall beginnen. Ihr Ziel ist es, das Zentrum unseres Sonnensystems, die Sonne und die sie umgebende Heliosphäre, zu erforschen.

An Bord der Sonde sind zehn hochspezialisierte wissenschaftliche Instrumente. Vier Forschungseinrichtungen und Institute in Deutschland haben wichtige Beiträge dazu geliefert. Das DLR Raumfahrtmanagement in Bonn fördert Entwicklung und Bau der wissenschaftlichen Instrumente sowie der Solar-Orbiter-Sonde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.

Extreme fordern Grenze des machbaren

Die starke Annäherung an die Sonne bedeutet, dass manche Teile der Raumsonde Temperaturen von bis zu 500 Grad Celsius aushalten müssen, während andere im ständigen Schatten eisigen Temperaturen von bis zu minus 180 Grad Celsius ausgesetzt sind. Damit die hochempfindlichen Instrumente Magnetfelder und Teilchen der Sonne messen können, muss die Sonde selbst für die Sensoren unsichtbar sein. Das hat uns an die Grenzen des technisch Machbaren geführt.

„Die Solar-Orbiter-Raumsonde hat eine fast zehnjährige Design-, Entwicklungs- und Testphase hinter sich. Ende 2018 wurde sie bei Airbus in Stevenage (Großbritannien) fertiggestellt und nach Deutschland zur IABG nach Ottobrunn bei München transportiert“, erklärt Carsten Henselowsky, Solar-Orbiter-Projektleiter im DLR Raumfahrtmanagement. Der Orbiter wurde bei der IABG in den vergangenen Monaten auf Herz und Nieren geprüft. Hierbei standen insbesondere die Prüfung der sogenannten strukturellen Integrität sowie die thermischen und mechanischen Eigenschaften durch Vibrations-, Strahlungs- und Thermal-Vakuum-Tests auf dem Plan. Zu den mechanischen Funktionstests gehörte auch die Überprüfung des Entfaltens der beiden Solarpanele der Sonde. Auch die elektrischen Funktionen der Sonde und die Einhaltung der hohen Anforderungen der einzelnen wissenschaftlichen Instrumente sowie die Übertragung der Daten wurden bei der IABG verifiziert.

„Am Kennedy Space Center angekommen, werden letzte Vorbereitungen für den Start mit einer Atlas-V-Trägerrakete der NASA im Februar 2020 erfolgen“, so Carsten Henselowsky. Solar Orbiter ist ein Projekt aus dem Wissenschaftsprogramm der ESA. Die NASA ist ebenfalls stark an dem Projekt beteiligt. Deutschland ist mit rund 20 Prozent größter Beitragszahler im ESA-Wissenschaftsprogramm. Das DLR Raumfahrtmanagement steuert die deutschen ESA-Beiträge.

Noch nie der Sonne so nahe

Noch nie ist eine Raumsonde der Sonne so nahegekommen. Am sonnennächsten Punkt wird Solar Orbiter der Sonne mit einem Abstand von 0,28 Astronomischen Einheiten (AE) – das entspricht etwa einer Entfernung von 42 Millionen Kilometern – näher sein als der Planet Merkur. Hier ist das Sonnenlicht dreizehnmal so intensiv wie für die Satelliten in der Erdumlaufbahn. Im Laufe der Mission wird sich die Raumsonde aus der Ekliptikebene herausbewegen. So sind Langzeitbeobachtungen eines Ausschnitts der Sonnenoberfläche und ein Blick auf die Pole der Sonne möglich.

Ziel der Mission ist die Untersuchung von physikalischen Phänomenen und Prozessen sowohl auf der Sonnenoberfläche als auch in ihrem Inneren. Die Sonde wird auch die innere Heliosphäre untersuchen, also den Bereich um die Sonne, der stark vom Sonnenwind, den solaren Magnetfeldern und energetischen Teilchen bestimmt wird. Die Mission soll Antworten geben auf eine zentrale Frage der Sonnenphysik: Wie erzeugt und beeinflusst die Sonne die Heliosphäre?

Die Heliosphäre ist ein einzigartiger Bereich des Weltraums, in dem fundamentale physikalische Prozesse aus der solaren, astrophysikalischen und Plasmaphysik im Detail untersucht werden können. Diese physikalischen Bedingungen lassen sich in Labors auf der Erde nicht reproduzieren und können zudem aus der Ferne – über astronomische Distanzen hinweg – nicht untersucht werden. Hierfür sind Messungen nahe der Sonne erforderlich, denn nur dort sind die Feld- und Teilchenumgebung noch vergleichsweise ursprünglich und unbeeinflusst.

Für diese Untersuchungen ist Solar Orbiter mit zehn Instrumenten ausgestattet, die zum einen die physikalischen Eigenschaften des Sonnenwinds im direkten Umfeld der Sonde (In-situ) vermessen. Zum anderen wird die Sonde mit hochauflösenden Fernerkundungsinstrumenten (Remote-Sensing) die Sonnenoberfläche und die Atmosphäre der Sonne erforschen. So wird es möglich sein, die Auswirkungen von Ereignissen auf und im Inneren der Sonne, wie etwa koronalen Masseauswürfen, zu untersuchen. Die Mission soll fast acht Jahre dauern.

Solar Orbiter – Instrumente mit deutscher Beteiligung

• EPD – Energetic Particle Detector: Messung der Eigenschaften suprathermaler und energetischer Teilchen; Institut für Experimentelle und Angewandte Physik der Universität Kiel
• EUI – Extreme Ultraviolet Imager: Aufnahme von Bildsequenzen der Atmosphärenschichten der Sonne von der Photosphäre bis in die Korona; Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung
• METIS – Multi-Element Telescope for Imaging and Spectroscopy: Koronagraph zur Abbildung der Korona im nahen und extremen Ultraviolett-Bereich (UV und EUV); Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung
• PHI – Polarimetric and Helioseismic Imager: Bestimmung des Magnetfeldvektors und der Geschwindigkeiten der Materie in der solaren Photosphäre (Helioseismologie); Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (PI-Institut) und Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik
• SPICE – Spectral Imaging of the Coronal Environment: Abbildende EUV-Spektroskopie zur Charakterisierung der Plasmaeigenschaften der Sonnenkorona; Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung
• STIX X-Ray Spectrometer/Telescope: Abbildende Spektroskopie der thermalen und nicht-thermalen Röntgenstrahlung; Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam