NASA-Mission STORIE soll Erkenntnisse über den Ringstrom der Erde liefern

Das Erdmagnetfeld wirkt wie eine mächtige Falle. Es zieht elektrisch geladene Teilchen aus dem Weltraum in die Nähe unseres Planeten und fängt sie in einem unsichtbaren, donutförmigen Ring um die Erde ein, der als Ringstrom bekannt ist.
Eine Pressemitteilung der National Aeronautics and Space Administration NASA.

Quelle: NASA, Goddard Space Flight Center / Vanessa Thomas, 1. Mai 2026

Dieser gefangene Schwarm geladener Teilchen spielt eine wichtige Rolle dabei, wie die Erde auf sich ändernde Bedingungen im Weltraum reagiert – das sogenannte Weltraumwetter –, die sich auf die Technologien auswirken können, auf die wir uns verlassen, wie Satelliten und Stromnetze. Dennoch gibt es noch vieles, was wir über den Ringstrom nicht wissen.

Die NASA bereitet den Start einer Mission vor, die einen einzigartigen Einblick in den Ringstrom bieten soll. Die Mission mit dem Namen STORIE (Storm Time O+ Ring current Imaging Evolution) soll im Mai an Bord der 34. kommerziellen Versorgungsmission von SpaceX zur Internationalen Raumstation für die NASA starten. Die Mission ist Teil der Nutzlast des Space Test Program – Houston 11 (STP-H11), einer Partnerschaft zwischen der U.S. Space Force und der NASA. Sobald STORIE robotergesteuert an der Außenseite der Raumstation installiert ist (voraussichtlich wenige Tage nach ihrer Ankunft), wird es den außenliegenden Ringstrom beobachten und Wissenschaftlern dabei helfen, langjährige Fragen darüber zu beantworten, wie er wächst und schrumpft und aus welchen Partikeln er besteht.

„Diese Teilchen haben erhebliche Auswirkungen auf das Weltraumwetter“, sagte Alex Glocer, der leitende Forscher des STORIE-Projekts am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, wo das Instrument entwickelt und gebaut wurde. „Wir wollen verstehen, wie sich diese eingeschlossene Teilchenpopulation bildet und woher sie stammt.“

Diese Details sind besonders wichtig während Sonnenstürmen, wenn Ausbrüche der Sonne zu magnetischen Störungen auf der Erde führen können. Ähnlich wie die Van-Allen-Strahlungsgürtel der Erde, jedoch mit Teilchen geringerer Energie gefüllt, neigt der Ringstrom dazu, während Sonnenstürmen in Größe, Form und Intensität stärker zu schwanken als die Strahlungsgürtel. Zudem fließen im Ringstrom positiv und negativ geladene Teilchen in entgegengesetzte Richtungen und erzeugen so elektrische Ströme. Veränderungen dort können daher zu magnetischen Schwankungen und induzierten Strömen am Boden führen, was sich potenziell auf Pipelines und Stromleitungen auswirken kann. Der Ringstrom kann auch zur Ladungsbildung an der Oberfläche von Satelliten in der Erdumlaufbahn beitragen, was zu Störungen bei Raumfahrzeugen führen kann. Wenn die Energie im Ringstrom ansteigt, wird zudem ein Teil dieser Energie in die obere Atmosphäre übertragen, wodurch sich diese erwärmt, ausdehnt und einen größeren Luftwiderstand auf Satelliten ausübt, was dazu führen kann, dass das Raumfahrzeug früher als erwartet aus der Umlaufbahn gerät.

Es ist jedoch schwierig, den Ringstrom direkt zu untersuchen, da die darin enthaltenen Teilchen unsichtbar sind. „Man kann sie nicht einfach mit einer Kamera abbilden“, erklärte Glocer.

Stattdessen wird STORIE nach dem Leuchten energiereicher neutraler Atome (ENAs) suchen, die entstehen, wenn geladene Teilchen, die im Ringstrom gefangen sind, entkommen können. Die Teilchen erlangen ihre Freiheit, indem sie der äußeren Erdatmosphäre, der sogenannten Exosphäre, ein Elektron entziehen und dadurch neutral werden.

„Sobald diese geladenen Teilchen neutralisiert sind, unterliegen sie nicht mehr den Einflüssen des Erdmagnetfelds und sind nicht mehr gebunden“, sagte Glocer. „Sie können einfach in jede beliebige Richtung davonfliegen.“

Durch die Messung der Geschwindigkeit und Richtung der ENAs könnte STORIE dazu beitragen, langjährige Fragen über den Ursprung der Teilchen im Ringstrom zu beantworten – ob sie von einem aus der Sonne strömenden Teilchenstrom, dem sogenannten Sonnenwind, oder von der Erde stammen.

Das STORIE-Team hat das Instrument so konzipiert, dass es besonders auf positiv geladene Sauerstoffatome (O+) achtet, denn laut Glocer „stammt Sauerstoff, den man dort sieht, aus der Atmosphäre. Aus dem Sonnenwind gelangt nur sehr wenig davon dorthin.“ Wenn STORIE viele Sauerstoffatome nachweist, wissen die Wissenschaftler, dass der Ringstrom größtenteils aus der Erdatmosphäre stammt und nicht aus dem Sonnenwind.

Glocer und andere Wissenschaftler wollen außerdem herausfinden, ob sich die geladenen Teilchen des Ringstroms in schnellen Schüben oder langsam und allmählich ansammeln. „Ist es so, als würde man einen See mit dem stetigen Fluss eines Wasserfalls oder mit einer Menge Regentropfen füllen?“, sagte Glocer.

Frühere NASA-Missionen – wie IMAGE (Imager for Magnetopause-to-Aurora Global Exploration) und TWINS (Two Wide-angle Imaging Neutral-atom Spectrometers) – haben die ENAs des Ringstroms bisher aus der Vogelperspektive untersucht, wodurch sie den gesamten Ringstrom auf einen Blick erfassen konnten. Aus dieser Perspektive kann jedoch das von der Erde – im Zentrum des Rings – reflektierte ultraviolette Licht die ENA-Beobachtungen stören, und die Betrachtungsgeometrie erschwert es, gefangene Teilchen im Ringstrom nahe dem Äquator der Erde zu erkennen.

„Aus der Inside-Out-Perspektive von STORIE hat man die Erde im Rücken und kann diese gefangene Teilchenpopulation nahe dem Äquator sehen, die für andere Missionen schwer zu beobachten war“, sagte Glocer.

Einige Höhenraketenexperimente haben in der Vergangenheit kurze Einblicke in das Innere des Ringstroms geliefert, doch standen ihnen nur wenige Minuten zur Beobachtung zur Verfügung, und sie konnten bei jedem Flug nur einen Ausschnitt des Ringstroms erfassen. Die Aufnahmen von STORIE zeigen jeweils nur einen Ausschnitt des Ringstroms, doch während die Raumstation die Erde umkreist, wird STORIE etwa alle 90 Minuten ein vollständiges Bild des Ringstroms erstellen.

Während seiner sechsmonatigen Mission wird STORIE beobachten, wie sich der Ringstrom im Laufe der Zeit entwickelt, und es Wissenschaftlern ermöglichen, sein Verhalten während Sonnenstürmen mit dem bei ruhiger Sonnenaktivität zu vergleichen. Die Erkenntnisse von STORIE werden uns helfen, besser zu verstehen, wie die Erde auf Sonnenstürme reagiert, die Vorhersagen zum Weltraumwetter zu verbessern und die Auswirkungen des Weltraumwetters auf die Technologien, auf die die Menschheit angewiesen ist, abzumildern.

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