Wie europäische Satelliten eine künstliche Sonnenfinsternis erzeugen
Die Sonne zu beobachten, ist kein leichtes Unterfangen. Den äußeren Ring der Sonne, die Korona, zu betrachten, ist noch schwieriger, denn das Sonnenlicht strahlt eine Million Mal heller als sie und blendet jedes Instrument.
Während einer Sonnenfinsternis haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aber für einen kurzen Moment die Möglichkeit, die Korona zu untersuchen, während der Mond das helle Licht verdeckt. Doch solche Ereignisse kommen nur etwa alle 18 Monate vor und dauern wenige Minuten.
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Stundenlange künstliche Sonnenfinsternis
Die ambitionierte Mission Proba-3 soll nun eine stundenlange, künstliche Sonnenfinsternis auf Abruf ermöglichen. Bei diesem bisher einzigartigen Experiment wird ein Satellitenpaar so in Formation fliegen, dass einer die Sonne verdeckt und der andere sie aufnimmt. Gelingt das, wäre das ein Durchbruch für die Erforschung des Weltraumwetters.
2 Satelliten bilden riesigen Koronograf
„Die beiden Satelliten werden agieren, als wären sie ein riesiges Instrument“, erklärte Dietmar Pilz, Technologiedirektor bei der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) in einer Pressekonferenz. Bei diesem Instrument handelt es sich um einen Koronograf.
Seine Funktionsweise ist simpel: Der sehr helle innere Teil der Sonne wird verdeckt, um den äußeren Teil sichtbar zu machen. Den Effekt kennt man, wenn man in Richtung Sonne blickt und sie mit der Hand verdeckt, um etwas sehen zu können. Einer der beiden Satelliten funktioniert als Verdunklungsscheibe, während der andere den äußeren Rand der Sonne mit einem Teleskop aufnimmt.
Ursprungsort der Sonnenstürme
Die Sonnenkorona ist deshalb für Forscher und Forscherinnen so interessant, weil sie der Ursprung von Sonneneruptionen bzw. koronalen Masseauswürfen (CME) ist, die zu Sonnenstürmen werden können. Treffen diese auf die Erde, entstehen im besten Fall wunderschöne Polarlichter, im schlechtesten Fall, fallen Funk- und Elektrogeräte aus oder Satelliten werden beschädigt. Proba-3 soll diese CMEs genauer untersuchen.
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Ein weiteres Forschungsziel ist zudem die Klärung eines Mysteriums: Die Korona ist deutlich heißer als die Sonne selbst. Durch die Beobachtung der Struktur, Dynamik und der Hitzeprozesse am äußeren Sonnenrand, will man mehr über das Zusammenspiel zwischen der Sonne und ihrer Atmosphäre lernen.
Die Sonnenkorona ist der äußere Bereich der Sonne wo CMEs und Sonnenwinde entstehen
© ESA-F. Zonno
"Technisch extrem herausfordernd"
„Das ist ein technisch extrem herausforderndes Experiment. Die beiden Satelliten müssen mit einer noch nie dagewesenen Präzision fliegen“, so Pilz. Diese sogenannte Präzisionsflugformation wird erstmals in der Raumfahrtgeschichte mit diesen beiden Satelliten getestet.
Die beiden Satelliten sind auf den Millimeter genau mit 150 Metern Abstand zueinander positioniert. Sie umkreisen die Erde ungefähr alle 20 Stunden in einem versetzten Orbit mit einem Abstand zu unserem Planeten zwischen 600 und 60.500 km.
Wie bei einer Achterbahnfahrt mit Loopings schwankt die Geschwindigkeit der Satelliten deshalb zwischen 3.600 und 36.000 km/h. Um eine Sonnenfinsternis mit einer Dauer von 6 Stunden künstlich zu erschaffen, fliegen sie in einer wellenförmigen Formation.
Die Satelliten fliegen in einem versetzten Orbit um die Erde
© ESA - P. Carril, 2013
Navigation mit Technik aus Wien
Die Ausrichtung erfolgt dabei autonom, mithilfe einer Kombination aus Funk, optischen Kameras und Laser-Trackern. Außerdem sind Navigationsempfänger für GPS- und Galileo-Signale verbaut, mit dem die beiden Satelliten ihre Position halten. Diese stammen von der österreichischen Firma Beyond Gravity und wurden in Wien Meidling hergestellt.
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In einer ersten Testphase wird der autonome Flug erprobt. Beim „Collision Avoidance Manoeuvre“ sichert sich die Bodenstation ab, dass die beiden Satelliten ihre Formation halten können, ohne dass sie zusammenstoßen oder sich voneinander entfernen. Sie können in Abständen von 25 bis 250 Metern zueinander fliegen.
Indische Rakete bringt Proba-3 ins All
Der Start von Proba-3 findet am heutigen Mittwoch, 4. Dezember, um 11.38 Uhr MEZ statt. 4 Monate nach dem Start werden die ersten Ergebnisse erwartet.
Ins All gebracht wird das Satellitenpaar mit einer PSLV-XL-Rakete der indischen Raumfahrtagentur (ISRO). Gelauncht wird vom Satish Dhawan Space Centre in Sriharikota an der Ostküste Indiens. Das letzte Mal wurde 2001 ein europäischer Satellit mit einer indischen Rakete gestartet - auch das ist also eine Besonderheit. Er kann auf dem YouTube-Kanal der ISRO im Live-Stream verfolgt werden.