Unser Verständnis von fernen Sternen hat in den letzten Jahrzehnten dramatisch zugenommen. Dank verbesserter Instrumente können Wissenschaftler weiter und klarer sehen und so mehr über Sternensysteme und die Planeten erfahren, die sie umkreisen (auch bekannt als extra-solare Planeten). Leider wird es einige Zeit dauern, bis wir die notwendige Technologie entwickeln, um diese Sterne aus nächster Nähe zu erkunden.
In der Zwischenzeit entwickeln die NASA und die ESA Missionen, mit denen wir unsere eigene Sonne wie nie zuvor erkunden können. Diese Missionen, die Parker Solar Probe der NASA und der Solar Orbiter der ESA (European Space Agency), werden näher an der Sonne als jede frühere Mission erforscht. Auf diese Weise hoffen sie, dass sie jahrzehntealte Fragen zum Innenleben der Sonne lösen können.
Diese Missionen, die 2018 bzw. 2020 starten werden, werden auch erhebliche Auswirkungen auf das Leben hier auf der Erde haben. Sonnenlicht ist nicht nur lebenswichtig, wie wir es kennen, Sonneneruptionen können eine große Gefahr für die Technologie darstellen, von der die Menschheit zunehmend abhängig wird. Dies umfasst Funkkommunikation, Satelliten, Stromnetze und die bemannte Raumfahrt.
Und in den kommenden Jahrzehnten wird erwartet, dass der Low-Earth Orbit (LEO) zunehmend überfüllt sein wird, da kommerzielle Raumstationen und sogar der Weltraumtourismus Realität werden. Durch ein besseres Verständnis der Prozesse, die Sonneneruptionen antreiben, können wir daher besser vorhersagen, wann sie auftreten und wie sie sich auf Erde, Raumfahrzeuge und Infrastruktur in LEO auswirken werden.
Chris St. Cyr, der Solar Orbiter-Projektwissenschaftler am Goddard Space Flight Center der NASA, erklärte kürzlich in einer Pressemitteilung der NASA:
„Unser Ziel ist es zu verstehen, wie die Sonne funktioniert und wie sie die Weltraumumgebung bis zur Vorhersehbarkeit beeinflusst. Das ist wirklich eine neugierige Wissenschaft. “
Beide Missionen konzentrieren sich auf die dynamische äußere Atmosphäre der Sonne, die auch als Korona bekannt ist. Gegenwärtig ist ein Großteil des Verhaltens dieser Sonnenschicht unvorhersehbar und nicht gut verstanden. Zum Beispiel gibt es das sogenannte „Problem der koronalen Erwärmung“, bei dem die Korona der Sonne so viel heißer ist als die Sonnenoberfläche. Dann stellt sich die Frage, was das ständige Ausgießen von Sonnenmaterial (auch bekannt als Sonnenwind) zu solch hohen Geschwindigkeiten treibt.
Eric Christian, ein Wissenschaftler auf der Parker Solar Probe Mission bei der NASA Goddard, erklärte:
„Parker Solar Probe und Solar Orbiter setzen unterschiedliche Technologien ein, aber als Missionen ergänzen sie sich. Sie werden zur gleichen Zeit Fotos von der Korona der Sonne machen und einige der gleichen Strukturen sehen - was passiert an den Polen der Sonne und wie diese Strukturen am Äquator aussehen. "
Für seine Mission wird die Parker-Sonnensonde näher an die Sonne heranrücken als jedes andere Raumschiff in der Geschichte - nur 6 Millionen km von der Oberfläche entfernt. Dies wird den bisherigen Rekord von 43,432 Millionen km (~ 27 Millionen Meilen) ersetzen, der 1976 von der Helios B-Sonde aufgestellt wurde. Von dieser Position aus wird die Parker Solar Probe ihre vier Reihen wissenschaftlicher Instrumente zur Abbildung des Sonnenwinds und der Sonnensonde verwenden Untersuchen Sie die Magnetfelder, das Plasma und die energetischen Partikel der Sonne.
Auf diese Weise hilft die Sonde dabei, die wahre Anatomie der äußeren Sonnenatmosphäre zu klären, um zu verstehen, warum die Korona heißer als die Sonnenoberfläche ist. Während die Temperaturen in der Korona bis zu einigen Millionen Grad erreichen können, erfährt die Sonnenoberfläche (auch bekannt als Photosphäre) Temperaturen von etwa 5538 ° C (10.000 ° F).
In der Zwischenzeit wird der Solar Orbiter eine Entfernung von etwa 42 Millionen km von der Sonne erreichen und eine stark geneigte Umlaufbahn annehmen, die die ersten direkten Bilder der Sonnenpole liefern kann. Dies ist ein weiterer Bereich der Sonne, den Wissenschaftler noch nicht sehr gut verstehen, und die Untersuchung könnte wertvolle Hinweise darauf liefern, was die ständige Aktivität und den Ausbruch der Sonne antreibt.
In beiden Missionen wird auch der Sonnenwind untersucht, der den größten Einfluss der Sonne auf das Sonnensystem hat. Dieser Dampf aus magnetisiertem Gas füllt das innere Sonnensystem und interagiert mit Magnetfeldern, Atmosphären und sogar den Oberflächen von Planeten. Hier auf der Erde ist es das, was für die Aurora Borealis und Australis verantwortlich ist, und kann manchmal auch mit Satelliten und elektrischen Systemen Chaos anrichten.
Frühere Missionen haben Wissenschaftler zu der Annahme geführt, dass die Korona zu dem Prozess beiträgt, der den Sonnenwind auf so hohe Geschwindigkeiten beschleunigt. Wenn diese geladenen Teilchen die Sonne verlassen und die Korona passieren, verdreifacht sich ihre Geschwindigkeit effektiv. Wenn der Sonnenwind das für seine Messung verantwortliche Raumschiff erreicht - 148 Millionen km von der Sonne entfernt -, hat er genügend Zeit, sich mit anderen Partikeln aus dem Weltraum zu vermischen und einige seiner bestimmenden Merkmale zu verlieren.
Durch das Parken in der Nähe der Sonne kann die Parker Solar Probe den Sonnenwind genau so messen, wie er sich bildet und die Korona verlässt, und so die genauesten Messungen des Sonnenwinds liefern, die jemals aufgezeichnet wurden. Aus seiner Perspektive über den Polen der Sonne wird der Solar Orbiter die Untersuchung des Sonnenwinds durch die Parker Solar Probe ergänzen, indem er untersucht, wie sich Struktur und Verhalten des Sonnenwinds in verschiedenen Breiten ändern.
Diese einzigartige Umlaufbahn ermöglicht es dem Solar Orbiter auch, die Magnetfelder der Sonne zu untersuchen, da einige der interessantesten magnetischen Aktivitäten der Sonne an den Polen konzentriert sind. Dieses Magnetfeld ist weitreichend, da der Sonnenwind nach außen reicht, um eine Magnetblase zu erzeugen, die als Heliosphäre bekannt ist. Innerhalb der Heliosphäre hat der Sonnenwind einen tiefgreifenden Einfluss auf die Planetenatmosphäre und seine Anwesenheit schützt die inneren Planeten vor galaktischer Strahlung.
Trotzdem ist immer noch nicht ganz klar, wie das Magnetfeld der Sonne tief in der Sonne erzeugt oder strukturiert wird. Aufgrund seiner Position kann der Solar Orbiter jedoch Phänomene untersuchen, die zu einem besseren Verständnis der Erzeugung des Magnetfelds der Sonne führen könnten. Dazu gehören Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe, die auf Variabilität zurückzuführen sind, die durch die Magnetfelder um die Pole verursacht wird.
Auf diese Weise sind die Parker Solar Probe und der Solar Orbiter kostenlose Missionen, bei denen die Sonne aus verschiedenen Blickwinkeln untersucht wird, um unser Wissen über Sonne und Heliosphäre zu verfeinern. Dabei werden sie wertvolle Daten liefern, die Wissenschaftlern helfen könnten, langjährige Fragen zu unserer Sonne zu beantworten. Dies könnte dazu beitragen, unser Wissen über andere Sternensysteme zu erweitern und vielleicht sogar Fragen zu den Ursprüngen des Lebens zu beantworten.
Adam Szabo, Missionswissenschaftler für Parker Solar Probe bei der NASA Goddard, erklärte:
„Es gibt Fragen, die uns schon lange nerven. Wir versuchen zu entschlüsseln, was in der Nähe der Sonne passiert, und die offensichtliche Lösung besteht darin, einfach dorthin zu gehen. Wir können nicht warten - nicht nur ich, sondern die ganze Gemeinschaft. “
Mit der Zeit und mit der Entwicklung der notwendigen fortschrittlichen Materialien könnten wir möglicherweise sogar Sonden in die Sonne schicken. Bis zu diesem Zeitpunkt sind diese Missionen die ehrgeizigsten und gewagtesten Bemühungen, die Sonne bis heute zu studieren. Wie bei vielen anderen mutigen Initiativen zur Erforschung unseres Sonnensystems kann ihre Ankunft nicht früh genug kommen!
