Die Raumsonde Solar Orbiter


Am 10. Februar 2020 (amerikanische Ortszeit am 9. Februar), um 5:03 Uhr MEZ, wurde die Raumsonde Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) gemeinsam mit der NASA Sonde Parker Solar Probe mit einer amerikanischen Atlas-V-Rakete von der Cape Canaveral Air Force Station in eine elliptische Umlaufbahn um die Sonne gestartet.

Mittels eines Erd- und acht Venus-Swing-bys soll der Solar Orbiter sich zunächst schrittweise der Sonne nähern und dann bis 2030 in eine immer stärker polwärts geneigte Bahn einschwenken. Zum Ende der Primärmission etwa sieben Jahre nach dem Start soll die Sone eine um 24° und zum Ende der erweiterten Mission eine um 33° zur Ekliptik geneigte Bahn haben, in der sie sich der Sonne bis auf unter 42 Millionen Kilometer nähert. Daher ist es erforderlich, die als Hitzeschild ausgeführte Seite des Satelliten zur Sonne ausgerichtet zu halten. Auf dem Hitzeschild werden beim minimalen Sonnenabstand Temperaturen von um die 500 °C erwartet. Im Hitzeschild befinden sich Öffnungen für die Instrumente, deren Schutzkappen nur bei Bedarf für das Sammeln von Bildern und Messdaten geöffnet werden.

Die Sonde soll auf eine Bahn mit 168 Tagen Umlaufzeit absteigen und dank der Bahnneigung die Pole der Sonne aus einem Winkel von bis zu 33° beobachten können, gegenüber höchstens 7° bei Beobachtung von der Erde aus und 80° bei der Raumsonde Ulysses (1990–2009). Die sonnennächste Entfernung soll 0,28 AE (1 AE … Astronomische Einheit = mittlerer Abstand Sonne-Erde) betragen (Anmerkung: Der mittlere Abstand Sonne-Merkur beträgt 0,38 AE).

Der Start des Solar Orbiter erfolgte am 10. Februar um 5:03 Uhr MEZ, mit einer Atlas V von der Cape Canaveral Air Force Station in Florida. Foto: ESA, S. Corvaja

Künstlerische Darstellung dee ESA Sonde Solar Orbiter. Grafik: ESA/ATG medialab

Folgende Instrumente befinden sich an Bord des Solar Orbiter
Für die Untersuchung der Sonne:
  • Spectrometer/Telescope for Imaging X-rays (STIX): STIX ist ein Spektrometer/Teleskop, konzipiert für die Beobachtung von Röntgenstrahlung.  
  • Der Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) vermisst das Magnetfeld in der Photosphäre mit hoher Auflösung.
  • Der EUV full-Sun and high-resolution Imager (EUI) fertigt Bilder verschiedener Schichten der Sonnenatmosphäre an.
  • Der Coronagraph METIS beobachtet die Korona im Bereich des sichtbaren und ultravioletten Lichts in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung. 
  • Der Heliospheric Imager (SoloHI) beobachtet die Störungen des sichtbaren Lichts durch die Elektronen des Sonnenwinds. Dadurch können die Massebewegungen in der Korona ermittelt werden. 
  • Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE) ist ein UV-Spektroskop, das die Sonnenoberfläche und die untere Korona vermessen wird.
Für die Untersuchung der unmittelbaren Umgebung der Raumsonde:
  • Der Energetic Particle Detector (EPD) untersucht suprathermale Ionen, Elektronen, neutrale Atome, sowie energiegeladene Teilchen im Bereich von wenigen keV bis zu relativistischen Elektronen und Ionen bis zu 100 MeV (Protonen) und 200 MeV/Nukleon (schwere Ionen). EPD besteht aus den Instrumenten Suprathermal Ion Spectrograph (SIS), Suprathermal Electrons, Ions and Neutrals Telescope (STEIN), Electron and Proton Telescope-High Energy Telescope (EPT-HET) und Low Energy Telescope (LET). 
  • Der Solar Wind Plasma Analyser (SWA) misst Zusammensetzung und Eigenschaften des Sonnenwinds.
  • Das Magnetometer (MAG) misst das Magnetfeld. 
  • Radio and Plasma Waves (RPW) misst magnetische und elektrische Felder mit einer hohen zeitlichen
Österreichische Beteiligung

Mit dem Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW), der Universität Graz und der Wiener Weltraumfirma Ruag Space sind auch österreichische Institutionen an der Mission beziehungsweise ihrer Vorbereitung und Umsetzung beteiligt. So zeichnete das IWF für die Antennenkalibrierung verantwortlich und baute den Bordcomputer für das Radiowelleninstrument „Radio and Plasma Waves“ (RPW). IWF-Chef Wolfgang Baumjohann ist auch Co-Investigator beim Magnetometer-Instrument (Mag), mit dem das stabilere Magnetfeld der Sonne und die wechselhafteren magnetischen Wellen von der Sonnenoberfläche untersucht werden.

Am „Spectrometer Imaging Telescope X-rays“ (Stix) ist außerdem Astrid Veronig vom Institut für Physik der Universität Graz als Co-Investigator beteiligt. Die Forscherin war für die wissenschaftliche Leitung der Softwareentwicklung verantwortlich. Das Teleskop soll Röntgenbilder der Sonne aufnehmen und damit die Frage klären, wie bei Sonneneruptionen geladene hochenergetische Teilchen auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt werden und sich im Weltraum ausbreiten. Die Wiener Weltraumfirma Ruag Space zeichnet für die Thermalisolation des gesamten Satelliten verantwortlich. Mit einem Auftragsvolumen von rund zehn Millionen Euro ist dies einer der bisher größten Einzelaufträge für den laut eigenen Angaben größten Weltraumzulieferer Österreichs.