Solar Orbiter startet zu einer historischen Mission, um die Pole der Sonne zu studieren

CAPE CANAVERAL, Florida – Die in Europa gebaute Raumsonde Solar Orbiter ist offiziell auf dem Weg zur Sonne.



Die 3.790 Pfund. (1.800 Kilogramm) Raumschiff abgehoben auf einer United Launch Alliance (ULA) Atlas V-Rakete , erhebt sich am Sonntag (9. Februar) um 23:03 Uhr von einem Pad im Space Launch Complex 41 hier auf der Cape Canaveral Air Force Station. EST (0403 GMT am 10. Februar). Der Veteranenwerfer flog in einer einzigartigen Konfiguration mit einer 4 Meter breiten Verkleidung und einem einzelnen Feststoffraketen-Booster.



Solar Orbiter trennte sich wie geplant 53 Minuten nach dem Start von der Rakete. Und ein paar Minuten später hatte das Missionsteam die Kommunikation mit dem Raumfahrzeug hergestellt. Dieser Start, der erste des Jahres für ULA, schien also reibungslos zu verlaufen.

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Die Atlas-V-Rakete und der Solar Orbiter der United Launch Alliance (ULA) sitzen bei Sonnenuntergang auf dem Space Launch Complex 41 (SLC-41) in Cape Canaveral.

Die Atlas-V-Rakete und der Solar Orbiter der United Launch Alliance (ULA) sitzen bei Sonnenuntergang auf dem Space Launch Complex 41 (SLC-41) in Cape Canaveral.(Bildnachweis: United Launch Alliance)

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Der Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) steht auf der Startrampe des Space Launch Complex 41 der Cape Canaveral Air Force Station in Florida zum Start bereit.



Der Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) steht auf der Startrampe des Space Launch Complex 41 der Cape Canaveral Air Force Station in Florida zum Start bereit.(Bildnachweis: Amy Thompson/demokratija.eu)

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Der Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) steht auf der Startrampe des Space Launch Complex 41 der Cape Canaveral Air Force Station in Florida zum Start bereit.

Der Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) steht auf der Startrampe des Space Launch Complex 41 der Cape Canaveral Air Force Station in Florida zum Start bereit.(Bildnachweis: Amy Thompson/demokratija.eu)

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Die Verkleidung der US-Rakete Atlas V 411 mit der European Space Agency

Die Verkleidung der US-Rakete Atlas V 411 mit der Raumsonde Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation im Inneren der Astrotech-Nutzlastverarbeitungsanlage in der Nähe des Kennedy Space Center in Florida während der Startvorbereitungen am 21. Januar 2020.(Bildnachweis: S. Corvaja / ESA)

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Die Europäische Weltraumorganisation

Der Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) wird am 21. März 2019 in den Einrichtungen der IABG in Ottobrunn, Deutschland, einem Test zum Einsatz von Solaranlagen unterzogen. Die Sonnenkollektoren werden von oben aufgehängt, um die Schwerelosigkeit des Weltraums zu simulieren.(Bildnachweis: S. Corvaja / ESA)

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Die Verkleidung der US-Rakete Atlas V 411 mit der European Space Agency

Die Verkleidung der US-Rakete Atlas V 411 mit der Raumsonde Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation im Inneren der Astrotech-Nutzlastverarbeitungsanlage in der Nähe des Kennedy Space Center in Florida während der Startvorbereitungen am 21. Januar 2020.(Bildnachweis: S. Corvaja / ESA)

Solar Orbiter ist eine Zusammenarbeit zwischen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der NASA. Die Mission wird voraussichtlich beispiellose Daten und Bilder sowie unsere ersten Ansichten der Polarregionen der Sonne liefern, und das Team der Menschen dahinter ist begeistert.

'Wenn man etwas startet, ist es unglaublich aufregend', sagte Günther Hasinger, Wissenschaftsdirektor der ESA, gegenüber demokratija.eu. 'Die größte Erleichterung kommt, wenn Sie das Licht der Rakete sehen und dann, wenn die Schallwellen Sie treffen.'

'Diese Mission ist so ein Schatz und wichtig für die Wissenschaft, wir alle wollen, dass sie gut läuft', fügte er hinzu.

Die Europäische Weltraumorganisation

Der Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation ESA wird erstmals direkte Aufnahmen der Sonnenpole machen.(Bildnachweis: Raumfahrzeug: ESA/ATG medialab; Sonne: NASA/SDO/P. Testa (CfA))

Wissenschaftler haben diese Mission erstmals vor über zwei Jahrzehnten, im Jahr 1999, vorgeschlagen. ESA-Beamte planten ursprünglich, dass die Mission irgendwann zwischen 2008 und 2013 starten sollte. Technische Schwierigkeiten und einige Missionsumstellungen verzögerten den Start jedoch letztendlich auf 2020.

'Das Wärmeschutzsystem für die Raumsonde war eine [von wenigen] Herausforderungen', sagte César García, Projektmanager von Solar Orbiter bei der ESA.

Im Laufe der Jahre haben technologische Entwicklungen es dem Team ermöglicht, das Raumfahrzeug und seine Suite ultraempfindlicher Instrumente besser zu schützen. Um kühl zu bleiben, hat das Handwerk ein 324-Pfund. (150 kg) Hitzeschild, das Temperaturen von bis zu 970 Grad Fahrenheit (520 Grad Celsius) standhält, sagte Hasing.

'Solar Orbiter wird in diese Region gehen, die ungefähr so ​​heiß ist wie ein Pizzaofen', sagte er. 'Es hat einen sehr komplizierten Hitzeschild, der es vor der Sonne schützt, mit diesen kleinen Gucklöchern, die sich öffnen, wenn wir in die Sonne schauen wollen, sich aber dann schließen, weil die Instrumente so empfindlich sind.'

Der Hitzeschild ähnelt einem Sandwich und besteht aus vielen Lagen Titanfolie. Und diese Folie (zusammen mit Teilen des Raumfahrzeugs) ist mit einem speziellen Material namens . beschichtet SolarBlack die für Solar Orbiter erstellt wurde. Die aus Kalziumphosphat (dem gleichen Material wie menschlicher Knochen) hergestellte Beschichtung wurde auch verwendet, um die Verbindung von Prothesen mit menschlichem Knochen zu unterstützen und die Wahrscheinlichkeit einer Abstoßung zu verringern.

Die knochenbasierte Beschichtung, die einen Großteil des Raumfahrzeugs bedeckt, hat stabile thermische Eigenschaften, ist elektrisch leitfähig und blättert im Verlauf der Mission nicht ab. García sagte, dass Weiß eine typische Farbwahl für die Beschichtung von Raumfahrzeugen ist, weil es die Sonnenstrahlen unglaublich gut reflektiert. Leider hat es einen großen Nachteil: Die weiße Färbung wird mit der Zeit dunkler, wenn es ultravioletter Strahlung ausgesetzt wird. Dies verändert die thermischen Eigenschaften des Raumfahrzeugs erheblich und kann seine Instrumente nachteilig beeinflussen.

Das Team nannte Solar Orbiter inoffiziell „Blackbird“ als Anspielung auf sein spezielles Wärmeschutzsystem.

Eine weitere Herausforderung bestand darin, sicherzustellen, dass die Instrumente an Bord die Magnetfeldmessungen des Raumfahrzeugs nicht stören. Sauberkeit ist laut García eine weitere Herausforderung.

Er sagte gegenüber demokratija.eu, dass die Instrumente empfindlich auf molekulare Kontamination reagieren und dass jede Art von Rückständen, Staubpartikeln oder verstreuten Haaren eine Katastrophe für die von diesen Instrumenten erwartete Wissenschaft bedeuten könnte. García erklärte auch, dass das Raumschiff auch empfindlich auf Wasserdampf reagiert. Tatsächlich werden sich die empfindlichen Teleskope des Raumfahrzeugs für eine Weile nicht einschalten, damit der Restwasserdampf, der sich beim Start gebildet hat, verdunstet.

Während einer Pressekonferenz vor dem Start am Freitag (7. Februar) sagte García, dass das Raumfahrzeug sauberer sei, als es sein müsste, damit die Instrumente wie erwartet funktionieren. 'Dies ist das sauberste Raumschiff, das jemals gestartet wurde', sagte er gegenüber demokratija.eu.

Sonnenorbiter

Diese Infografik zeigt die 10 wissenschaftlichen Instrumente von Solar Orbiter, die die Sonne untersuchen werden. Es gibt zwei Arten: In-situ und Fernerkundung. Die In-situ-Instrumente messen die Bedingungen rund um das Raumfahrzeug selbst. Die Fernerkundungsinstrumente messen, was in großen Entfernungen passiert.(Bildnachweis: S. Poletti / ESA)

Die ESA leitet die Solar Orbiter-Mission, wobei die NASA die Trägerrakete und eines der 10 Instrumente an Bord bezahlt. Der finanzielle Gesamtbeitrag der NASA zu der Mission beträgt rund 386 Millionen US-Dollar, wobei die ESA 877 Millionen US-Dollar bei den Gesamtkosten von rund 1,5 Milliarden US-Dollar beisteuert. (García sagte gegenüber demokratija.eu, dass die teilnehmenden Forschungseinrichtungen und Universitäten nicht verpflichtet waren, offenzulegen, wie viel jedes der einzelnen Instrumente kostet.)

Solar Orbiter wurde entwickelt, um die Sonne aus nächster Nähe zu untersuchen. Ihr Hauptziel ist die Beantwortung der Frage: Wie erzeugt und kontrolliert die Sonne die Heliosphäre – die riesige Schutzblase, die unser Sonnensystem umgibt – und warum verändert sich diese Blase im Laufe der Zeit?

Wissenschaftler glauben, dass der Schlüssel zur Beantwortung dieser Frage darin liegt: die Polarregionen der Sonne . Solar Orbiter wird die erste Raumsonde sein, die diese rätselhafte Region abbildet. 'Wir glauben, dass dieses Gebiet den Schlüssel zur Entschlüsselung der Geheimnisse des Aktivitätszyklus der Sonne birgt', sagte Daniel Müller, Solar Orbiter-Projektwissenschaftler der ESA, gegenüber demokratija.eu.

'Das Magnetfeld der Sonne verursacht alle Effekte, die wir sehen', fügte er hinzu. Solar Orbiter wird verbinden, was los ist bei Die Sonne mit dem, was draußen in der Heliosphäre in noch nie dagewesenem Detail passiert, sagten Mitglieder des Missionsteams.

Die Messungen der Sonde werden dazu beitragen, eine Ursache-Wirkungs-Beziehung zu dem herzustellen, was auf der Sonne passiert und was wir in der erdnahen Umgebung beobachten, sagte Sam Solanki, Direktor des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Deutschland, gegenüber demokratija.eu .

„Es ist ein wunderbares Kompliment an die Parker Solar Probe, die in-situ-Messungen vornimmt, aber nicht das ganze Bild sehen kann“, sagte Solanki und bezog sich auf eine rekordverdächtige NASA-Sonde, die im August 2018 gestartet wurde.

Gravitationsunterstützungsmanöver auf Erde und Venus werden es der Raumsonde Solar Orbiter ermöglichen, die Neigung zu ändern, um die Sonne aus verschiedenen Perspektiven zu beobachten. Während der ersten Reisephase, die bis November 2021 dauert, wird Solar Orbiter zwei schwerkraftunterstützende Manöver um die Venus und eines um die Erde durchführen, um das Raumfahrzeug zu verändern

Gravitationsunterstützungsmanöver auf Erde und Venus werden es der Raumsonde Solar Orbiter ermöglichen, die Neigung zu ändern, um die Sonne aus verschiedenen Perspektiven zu beobachten. Während der ersten Reisephase, die bis November 2021 dauert, wird Solar Orbiter zwei schwerkraftunterstützende Manöver um die Venus und eines um die Erde durchführen, um die Flugbahn der Raumsonde zu ändern und sie in Richtung der innersten Regionen des Sonnensystems zu führen. Der erste nahe Sonnendurchgang wird 2022 in etwa einem Drittel des Erdabstandes von der Sonne stattfinden.(Bildnachweis: S. Poletti / ESA)

Der erste gute Blick auf die Pole der Sonne wird erst 2025 erfolgen, wenn Solar Orbiter eine Flugbahn von 17 Grad über der Ekliptikebene erreicht – wo die Erde und der Rest der Planeten umkreisen. Die Raumsonde wird diesen Aussichtspunkt über die Schwerkraft unterstützten Vorbeiflüge der Venus erreichen, die ihre Neigung erhöhen.

Der steilste Aussichtspunkt von Solar Orbiter, 33 Grad über der Ekliptik, wird nicht vor 2029 kommen, wenn die Raumsonde weit in eine erwartete verlängerte Mission hinein sein wird (die im Dezember 2026) beginnen würde. Dieser Winkel wird die besten Bilder der Polarregionen der Sonne liefern, obwohl die Raumsonde während der gesamten Mission beispiellose Daten über diese noch nie zuvor gesehenen Regionen zurücksendet.

Aber vorerst wird Solar Orbiter zur Sonne kreuzen und ein paar Durchgänge von abschließen Venus auf dem Weg, unseren Stern aus der Nähe zu studieren. Vorläufige wissenschaftliche Messungen werden bereits im Mai erwartet, und der vollständige wissenschaftliche Betrieb beginnt im November 2021, wenn die Imager des Handwerks online gehen.

Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde am 10. Februar um 12:10 Uhr EST mit Neuigkeiten über die Trennung von Raumfahrzeugen und die Einrichtung der Kommunikation mit Solar Orbiter aktualisiert.

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