Solar Orbiter

Solar Orbiter (SolO) ist eine ESA-Raumsonde und Teil des Cosmic Vision Programms. Ihr primäres wissenschaftliches Ziel ist es, zu verstehen, wie die Sonne die Heliosphäre erzeugt und kontrolliert. Die wissenschaftliche Nutzlast besteht aus zehn Instrumenten, die von verschiedenen Konsortien in Europa gebaut wurden. Die NASA beteiligt sich auch an dem Projekt, unter anderem indem sie für den Start verantwortlich war (s. auch den SolO Blog). SolO wurde am 9. Februar 2020 um 23:03 Uhr ET (Ortszeit am Startort) / 10. Februar 2020 um 5:03 Uhr MEZ vom Startkomplex 41 an der Cape Canaveral Air Force Station in Florida mit einer Atlas V 411-Rakete gestartet.

Nach dem Start muss sich die Raumsonde über einen längeren Zeitraum hinweg der Sonne annähern, bevor die nominelle Missionsphase im November 2021 beginnen kann. SolOs Mission ist es, die Sonne - unseren Nachbarstern - in verschiedenen Wellenlängenbereichen (sichtbares Licht, Radio, extremes Ultraviolett und Röntgenstrahlung) mit noch nie dagewesener Auflösung zu erforschen. Ergänzend dazu wird SolO In-Situ-Messungen, d.h. Messungen am Ort der Sonde, durchführen. Damit wird es möglich sein, Phänomene auf der Sonne mit den Auswirkungen im interplanetaren Raum in Beziehung zu setzten.

Die Reise wird SolO auf eine elliptische Umlaufbahn nahe der Sonne führen. Bei der größten Annäherung wird SolO nur etwa 60 Sonnenradien (42 Millionen km oder 0,28 astronomische Einheiten; eine astronomische Einheit entspricht der Entfernung zwischen Erde und Sonne) von der Sonnenoberfläche entfernt sein. In dieser Entfernung erfährt die Raumsonde etwa das 13-fache des Strahlungsflusses, den sie auf der Erdumlaufbahn erfahren würde. Zum Schutz des Raumfahrzeugs und seiner Instrumente trägt es einen besonderen Hitzeschild, der als Sandwichstruktur aus Hochtemperatur-Mehrschicht-Isolierfolie, beschichtet mit "Solar Black" aufgebaut ist, um den hohen Temperaturen standzuhalten.

SolO wird sich mit dem Planeten Venus in einer resonanten Umlaufbahn um die Sonne befinden. Bei jedem dritten Umlauf um die Sonne wird SolO dicht an der Venus vorbeifliegen und eine Schwerkraftumlenkung erfahren, womit seine Neigung gegenüber der Erdbahnebene leicht anwachsen wird. Am Ende der "Extended Mission Phase" (2030) wird SolO eine Neigung von ca. 30° zum Sonnenäquator erreicht haben.

SolO ist die erste Raumsonde, welche die Sonne aus der Nähe und vor allem auch die Polarregionen detailliert untersuchen wird. Bei höchster Annäherung zur Sonne wird sich SolO mit ungefähr der selben Winkelgeschwindigkeit bewegen, mit der die Sonne rotiert, so dass Langzeitbeobachtungen einer bestimmten Region auf der Sonne möglich werden.

Instrumente

SolO ist mit vier In-Situ- und sechs Fernerkundungsinstrumenten ausgestattet. Die In-Situ-Instrumente dienen zum Messen und Beobachten der Umgebungsbedingungen in unmittelbarer Nähe des Raumfahrzeugs, während die Fernerkundungsinstrumente die Oberfläche und Atmosphäre der Sonne detailliert erkunden.

Kurz nach dem Start wurde eine längere Testphase begonnen, die Near Earth Commissioning Phase (NECP). Sie wurde am 15. Juni 2020 abgeschlossen, als die Inbetriebnahme aller 10 Instrumente an Bord von SolO für erfolgreich erklärt wurde.

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) hat wesentlich zur Entwicklung des Fernerkundungsinstrumentes STIX beigetragen. Darüber hinaus war das AIP an der Entwicklung der In-Situ-Instrumente EPD/HET&EPT beteiligt.

Spectrometer/Telescope for Imaging X-rays (STIX)

STIX ist ein Röntgenteleskop der neuesten Generation, das von einem Konsortium unter Leitung der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) gebaut wurde. Es ermöglicht bildgebende Spektroskopie von thermischer und nicht-thermischer Röntgenstrahlung mit einer bislang unerreichten räumlichen Auflösung und Sensitivität. Das AIP hat sich mit dem Design und dem Bau des Imagers beteiligt, der ein zentraler Bestandteil des Instruments ist . Während der gesamten Mission wird das Team des AIP das STIX Aspect Systems betreiben; weitere Details finden Sie hier: STIX.

Energetic Particle Detector (EPD)

Das AIP hat auch an der Entwicklung des Electron Proton Telescope (EPT) mitgewirkt. Dieses Teleskop ist ein Teil des In-Situ-Instrument EPD. Mehr Details finden Sie hier: EPD.

Im Jahr 2017 wurden STIX und alle andere Instrumenten bei Airbus in Stevenage (Grossbritannien) am Solar Orbiter angebaut.

AIP Team, das wesentlich am Solar Orbiter arbeitet (alphabetisch):

• apl. Prof. Dr. Gottfried Mann (seit 2008)
• Dr. Hakan Önel (2008-2019, seit 2020 als Berater)
• Dr. Jürgen Rendtel (seit 2008)
• Dr. Frédéric Schuller (seit 2019)
• Dr. Alexander Warmuth (seit 2008)

Die Hardware-Beiträge des AIP konnten mit der Unterstützung der Forschungstechnik des Instituts geleistet werden.

Weiterführende Links:

• ESA: Solar Orbiter - die Mission
• STIX: Projekt Webseite
• EPD: Projekt Webseite
• Twitter: Solar Orbiter