Solar Probe Plus 'berührt' die Sonne

Koronale Massenauswürfe (auch bekannt als Sonneneruptionen) sind eine ernsthaft gefährliche Sache. Immer wenn die Sonne einen Ausbruch dieser geladenen Teilchen abgibt, kann sie elektrische Systeme, Flugzeuge und Satelliten hier auf der Erde zerstören. Schlimmer noch ist der Schaden, den es Astronauten an Bord der ISS zufügen kann, die nicht über den Schutz der Erdatmosphäre verfügen. Daher ist es offensichtlich, warum Wissenschaftler diese Ereignisse besser vorhersagen möchten.

Aus diesem Grund arbeiten das Smithsonian Astrophysical Observatory und das Charles Stark Draper Laboratory – eine gemeinnützige Organisation mit Sitz in Cambridge, Massachusetts – an der Entwicklung spezialisierter Sensoren für das von der NASA vorgeschlagene Solarraumschiff. Dieses Raumschiff startet 2018 und fliegt in die Sonnenatmosphäre und „berührt“ das Gesicht der Sonne, um mehr über ihr Verhalten zu erfahren.

Dieses Raumschiff – bekannt als Solar Probe Plus (SPP) – wird derzeit vom Labor für Angewandte Physik der Johns Hopkins University entworfen und gebaut. Nach dem Start wird das SPP in fast sieben Jahren sieben Venus-Vorbeiflüge einsetzen, um seine Umlaufbahn um die Sonne schrittweise zu verkleinern. Während dieser Zeit wird es 24 Vorbeiflüge der Sonne durchführen und in die obere Atmosphäre der Sonne (Korona) gelangen, die sich innerhalb von 6,4 Millionen km (4 Millionen Meilen) von ihrer Oberfläche entfernt befindet.

In dieser Entfernung wird es 37,6 Millionen km näher an der Sonne liegen als jedes andere Raumschiff in der Geschichte. Gleichzeitig wird ein neuer Rekord für das sich am schnellsten bewegende Objekt aufgestellt, das jemals von Menschen gebaut wurde – mit einer Geschwindigkeit von bis zu 200 km / s (124,27 mi / s). Und last but not least wird es Hitze und Strahlung ausgesetzt sein, denen noch kein Raumschiff ausgesetzt war, einschließlich Temperaturen über 1371 ° C (2500 ° F).

Wie Seamus Tuohy, der Direktor des Space Systems Program Office bei Draper, in einer Pressemitteilung der CfA sagte:

"Eine solche Mission würde ein Raumschiff und eine Instrumentierung erfordern, die extremen Strahlungs-, Hochgeschwindigkeits- und rauen Sonnenbedingungen standhalten können – und das ist die Art von Programm, die Draper und dem Smithsonian Astrophysical Observatory sehr vertraut ist."

Diese Sonde ist nicht nur eine historische Premiere, sondern liefert auch neue Daten zur Sonnenaktivität und hilft Wissenschaftlern bei der Entwicklung von Methoden zur Vorhersage wichtiger Weltraumwetterereignisse, die sich auf das Leben auf der Erde auswirken. Dies ist besonders wichtig in einer Zeit, in der Menschen zunehmend auf Technologien angewiesen sind, die durch Sonneneruptionen negativ beeinflusst werden können – von Flugzeugen und Satelliten bis hin zu Geräten und elektrischen Geräten.

Laut einer aktuellen Studie der National Academy of Sciences könnte ein riesiges Solarereignis heute allein in den USA zwei Billionen Dollar Schaden anrichten – und Orte wie die Ostküste wären bis zu einem Jahr ohne Strom. Ohne Strom für Heizung, Versorgung, Licht und Klimaanlage wäre die Zahl der Todesopfer bei einem solchen Ereignis erheblich.

Daher ist die Entwicklung fortschrittlicher Warnsysteme, die zuverlässig vorhersagen können, wann ein koronaler Massenauswurf bevorsteht, nicht nur eine Frage der Schadensverhütung, sondern auch der Rettung von Menschenleben. Justin C. Kasper, der leitende Ermittler am Smithsonian Astrophysical Observatory und Professor für Weltraumwissenschaften an der University of Michigan, sagte:

„Neben der Beantwortung grundlegender wissenschaftlicher Fragen sollen die Risiken, die das Weltraumwetter für die modernen Kommunikations-, Luftfahrt- und Energiesysteme darstellt, auf die wir uns alle verlassen, besser verstanden werden. Viele der Systeme, auf die wir uns in der modernen Welt verlassen – unsere Telekommunikation, GPS, Satelliten und Stromnetze – könnten für einen längeren Zeitraum unterbrochen werden, wenn heute ein großer Sonnensturm auftreten würde. Mit Solar Probe Plus können wir die Auswirkungen des Weltraumwetters auf die Gesellschaft vorhersagen und steuern. “

Zu diesem Zweck verfolgt das SPP drei wichtige wissenschaftliche Ziele. Zunächst wird versucht, den Energiefluss zu verfolgen, der die Sonnenkorona und den Sonnenwind erwärmt und beschleunigt. Zweitens werden die Forscher versuchen, die Struktur und Dynamik von Plasma und Magnetfeldern als Quelle des Sonnenwinds zu bestimmen. Zuletzt werden die Mechanismen untersucht, die energetische Teilchen beschleunigen und transportieren – insbesondere Elektronen, Protonen und Heliumionen.

Zu diesem Zweck wird das SPP mit einer fortschrittlichen Instrumentensuite ausgestattet. Eines der wichtigsten davon ist das vom Smithsonian Astrophysical Observatory mit technischer Unterstützung von Draper gebaute. Bekannt als Faraday Cup – und benannt nach dem berühmten elektromagnetischen Wissenschaftler Michael Faraday – wird dieses Gerät von SAO und der University of Michigan in Ann Arbor betrieben.

Der Farady Cup wurde entwickelt, um Störungen durch elektromagnetische Strahlung standzuhalten. Er misst die Geschwindigkeit und Richtung der geladenen Teilchen der Sonne und befindet sich nur zu zweit außerhalb des Sonnenschutzschutzes des SPP – eine weitere wichtige Komponente. Mit einer Dicke von 11,43 cm (4,5 Zoll) stellt dieser Schild aus Kohlenstoffzusammensetzung sicher, dass die Sonde den extremen Bedingungen standhält, wenn sie ihre vielen Vorbeiflüge durch die Sonnenkorona leitet.

Natürlich stellt die Mission mehrere Herausforderungen dar, nicht zuletzt die Erfassung von Daten während des Betriebs in einer extremen Umgebung und während der Fahrt mit extremen Geschwindigkeiten. Aber die Auszahlung wird sich auf jeden Fall lohnen. Seit Jahren studieren Astronomen die Sonne, jedoch niemals aus der Sonnenatmosphäre heraus.

Durch das Fliegen durch den Geburtsort der Sonnenpartikel mit der höchsten Energie soll das SPP unser Verständnis der Sonne sowie des Ursprungs und der Entwicklung des Sonnenwinds verbessern. Dieses Wissen könnte uns nicht nur helfen, eine Naturkatastrophe hier auf der Erde zu vermeiden, sondern auch dazu beitragen, unser langfristiges Ziel, das Sonnensystem zu erforschen (und sogar zu kolonisieren), voranzutreiben.

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