Erste Daten von Solar Orbiter online veröffentlicht

Erste Daten von Solar Orbiter online veröffentlicht

Physik-News vom 30.09.2020

Viel zu tun hatten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) seit dem Start der ESA-Weltraummission Solar Orbiter im Februar. Trotz der Corona-bedingten Widrigkeiten konnten sie ihre Instrumente an Bord der Raumsonde in Betrieb nehmen und erste Daten analysieren. Das Besondere: Die Messungen stehen der gesamten wissenschaftlichen Community online zur Verfügung.

„Wir sind jetzt soweit, dass wir unsere ersten Daten am Datenzentrum der Europäischen Weltraumorganisation ESA online gestellt haben. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf der ganzen Welt können diese neuen und einzigartigen Daten nun analysieren und neue Erkenntnisse gewinnen. So kann die solare Korona Elektronen und Ionen mit großer Energie beschleunigen, zum Teil fast auf Lichtgeschwindigkeit“, erklärt Professor Robert Wimmer-Schweingruber, der den Kieler Beitrag geleitet hat. Dass die Daten bereits sieben Monate nach dem Start der Raumsonde und drei Monate nach der Kalibrierungsphase veröffentlicht werden, sei außergewöhnlich.


Solar Orbiter erreicht das erste Perihel.

Publikation:


Verschiedene Autoren:
The Solar Orbiter mission
Sonderausgabe Astronomy and Astrophysics

Denn nicht nur der Zeitraum der Testphase, während der die Instrumente unter Weltraumbedingungen im Realbetrieb erprobt werden, war sehr kurz. Die Instrumententeams haben jetzt nur noch 90 Tage Zeit, um die Rohdaten zu kalibrieren und in eine Form zu bringen, die Externe verarbeiten können. „Diese Frist wäre selbst in normalen Zeiten eine Herausforderung gewesen, mit der Corona-Pandemie waren die Teams ganz besonders gefordert“, erklärt der Kieler Wissenschaftler. So fliegt Solar Orbiter beispielsweise auf einer hoch-elliptischen Bahn um die Sonne und wird mehrere Swing-by-Manöver nutzen, um bis auf 0,28 astronomische Einheiten an die Sonne heranzukommen. Im entferntesten Punkt von der Sonne wird sie fast eine astronomische Einheit von ihr entfernt sein.


Solar Orbiter's Set von zehn wissenschaftlichen Instrumenten zur Erforschung der Sonne. Es gibt zwei Arten: In-situ- und Fernerkundung. Die In-situ-Instrumente messen die Bedingungen um das Raumschiff selbst. Die Fernerkundungsinstrumente messen, was in großer Entfernung geschieht. Zusammen können beide Datensätze verwendet werden, um ein vollständigeres Bild davon zu erhalten, was in der Korona der Sonne und im Sonnenwind geschieht.
Die gelben Bilder, die bei der extremen ultravioletten Wellenlänge von 17 Nanometern aufgenommen wurden, zeigen die äußere Atmosphäre der Sonne, die Korona, die bei einer Temperatur von etwa einer Million Grad existiert. Die roten Bilder, die bei einer etwas längeren Wellenlänge von 30 Nanometern aufgenommen wurden, zeigen den Übergangsbereich der Sonne, der eine Grenzfläche zwischen der unteren und der oberen Schicht der Sonnenatmosphäre bildet.

Die so variablen Bedingungen stellen ganz besondere Anforderungen an die Instrumente und deren Einstellungen, die sorgfältig optimiert werden mussten. „Dies während Covid-19-Zeiten zu erreichen war eine riesige Herausforderung“, sagt Dr. Yannis Zouganelis, stellvertretender Projektwissenschaftler der ESA. „Aber wir sind jetzt soweit, dass wir die Daten wie geplant an die wissenschaftliche Community übergeben können, damit diese daran wissenschaftliche Untersuchungen vornehmen kann.“ Das enge Zusammenspiel zwischen Wissenschaftlern, Ingenieurinnen, Operateuren der Raumsonde und der Verfügbarkeit der großen Radioantennen musste trotz der neuen Arbeitsbedingungen einwandfrei und auf Anhieb funktionieren, „denn die Raumsonde war ja unterwegs und konnte nicht mehr aufgehalten werden“, fasst Robert Wimmer-Schweingruber die besonderen Schwierigkeiten zusammen.





Diese Visualisierung beginnt mit der Darstellung kleiner Schiebetüren in der Hitzeschildöffnung von Solar Orbiter, damit die intern montierten Fernerkundungsinstrumente die Sonne beobachten können. Spezielle Fenster blockieren die Wärme, um die Instrumente während des Betriebs zu schützen. Die Türen sind geschlossen, wenn die Instrumente nicht beobachten. Die Animation wird mit einem künstlerischen Eindruck von Solar Orbiter fortgesetzt, der der Sonne zugewandt ist. Bei seiner nächsten Annäherung wird Solar Orbiter aus der Umlaufbahn von Merkur heraus operieren.

„Unser Ziel war es immer, unsere Daten möglichst schnell zu veröffentlichen, damit die Forschungsgruppen auf der ganzen Welt an möglichst aktuellen Daten arbeiten kann“, bekräftigt Wimmer-Schweingruber. Bei den meisten Weltraummissionen werden die Daten gewöhnlich erst ein halbes oder gar ein ganzes Jahr nach Erhalt auf der Erde veröffentlicht, um den Teams, die die Instrumente gebaut haben, eine exklusive Frist für die Analyse einzuräumen. Bei Solar Orbiter waren sich die Forschenden einig, dass dies sehr viel schneller gehen muss. „Wir wollen, dass Solar Orbiter eine der offensten Weltraummissionen wird. Das heißt offen für die ganze Welt, nicht nur für die Instrumententeams“, sagt Yannis Zouganelis. In ersten virtuellen Workshops, in denen die neuen Daten vorgestellt wurden, nahmen etwa zehnmal mehr Interessentinnen und Interessenten teil, als in den Instrumententeams arbeiten. „Je mehr Leute unsere Daten verwenden, desto mehr erhöht sich die wissenschaftliche Ausbeute von Solar Orbiter,“ freut sich Wimmer-Schweingruber.


Info
Förderung

Die Arbeiten an der CAU wurden unter Förderkennzeichen 50OT1702 durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Die neu veröffentlichen Daten sind online verfügbar:

Mehr erfahren


Am heutigen Tag (30. September) werden auch alle Beschreibungen der zehn Instrumente auf Solar Orbiter und der Raumsonde und des Missionskonzeptes im Fachjournal Astronomy and Astrophysics veröffentlicht. „Diese Informationen sind unverzichtbar, um eine verlässliche Analyse der Daten zu gewährleisten. Auch in zehn Jahren, wenn die Ingenieurinnen und Ingenieure, die die Instrumente gebaut haben schon längst wieder an anderen Projekten arbeiten“ so Wimmer-Schweingruber.

Diese Newsmeldung wurde mit Material der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel via Informationsdienst Wissenschaft erstellt



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