Erstellt von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA, UC Berkeley

Techniker und Wissenschaftler haben die von ihnen erdachten und konstruierten Instrumente für ICON zwischenzeitlich nach Utah geschickt, wo die Geräte vor der Integration in den Satelliten noch einmal ausführlich getestet werden sollen.

ICON alias Helio-EX 1 ist ein Projekt der US-amerikanischen Luft- und Raumfahragentur (National Aeronautics and Space Administration, NASA) unter Führung der Universität Berkeley aus dem US-amerikanischen Bundesstaat Kalifornien (Berkeley Universitiy of California, UC Berkeley).

Das Projekt, das mit Unterstützung von Forschern und Ingenieuren aus der ganzen Welt realisiert wird, ist dazu gedacht, weitere Erkenntnisse zum Verständnis der Beziehungen zwischen der Erdatmosphäre und den Bedingungen im umgebenden Weltall zu liefern. Mit Hilfe von ICON wird man letztlich der Verbindung des Weltraumwetters mit dem irdischen Wetter auf den Grund gehen können. Entsprechend erfolgte die Namensgebung des Raumfahrzeugs: ICON steht für Ionospheric Connection Explorer.

Thomas Immel ist der leitende Wissenschaftler für die ICON-Mission und davon überzeugt, dass ICON unsere Vorstellungen von der Grenzregion zwischen Erdatmosphäre und Weltraum verändern wird. Immel: „Von unserer Arbeitsgruppe aus Berkeley und von unseren Partner-Institutionen aus dem ganzen Land wurden Instrumente auf dem allerneusten Stand geliefert. Sie werden uns helfen, ein vollständigeres Bild von den Ursachen zu bekommen, die für die Veränderungen in der Ionosphäre verantwortlich sind.“Die Ionosphäre ist die Grenzregion, in der die Sonne eine Ionisation chemischer Bestandteile bewirkt und für einen durchaus wechselhaften Strom geladener Teilchen sorgt.

Gemäß Immel verursacht der andauernde Kampf der Kräfte der Sonne mit dem Wettersystem der Erde rund 100 Meilen (~160 km) über unseren Köpfen extreme und nicht vorhersagbare Veränderungen. ICON soll die in der Ionosphäre und im erdnahen Raum wirkenden Kräfte untersuchen und den Weg bereiten für ein Verständnis von Störungen in der Ionosphäre, die erhebliche Interferenzen mit Kommunikations- und Navigationssignalen verursachen können.

Laut Immel wurden die Veränderungen in der Ionosphäre erst seit etwa zehn Jahren im Rahmen von Beobachtungen festgestellt, und noch verstehen Wissenschaftler nicht, was diese Veränderungen auslöst: „Wir sehen Plasma, das sich entlang des Äquators rund um die Erde ausdehnt, und sich wieder zurückzieht, und unsere Modelle können das nicht beschreiben. Um herauszufinden, warum das so ist, bauen wir ICON.“

Die Veränderungen im Plasma erfolgen auch, wenn die Sonne relativ ruhig ist. Den Antrieb für den Wechsel in der Plasmaverteilung sucht man derzeit in einer Kombination von Winden (Strömungen neutraler Teilchen) in der Thermosphäre, ihrer lokalen Zusammensetzung aus neutralen oder ionisierten Teilchen entlang der Feldlinien des Erdmagnetfelds und der Temperatur.

Immel und seine Arbeitsgruppe sind verantwortlich für eine zeitnahe Umsetzung der Mission, von der man in der Wissenschaftsgemeinschaft Daten erwartet, die bei der Aufklärung der Vorgänge in der Ionosphäre über dem Äquator und zum Verständnis der beobachteten Dynamik helfen.

Damit die zu erfüllenden Aufgaben gelöst werden können, erhält ICON vier Instrumente. Zwei Spektrographen für ultraviolette Strahlung kommen von der UC Berkeley. Sie dienen der Erfassung von Licht im extremen (EUV) und fernen (FUV) Ultraviolett zur Plasmadichtebestimmung. Das MIGHTI (Michelson Interferometer for Global High resolution imaging of the Thermosphere and Ionosphere) genannte Interferometer dient primär der Erfassung von Daten zur Windgeschwindigkeit und Temperatur in der Hochatmospähre und wird vom Meeresforschungslabor Virginia (Naval Research Laboratory, NRL) beigesteuert. Das Messgerät für die Geschwindigkeit, Temperatur und Anzahl von Ionen (Ion Velocity Meter, ION) entstand in Dallas an der Universität Texas (UT Dallas).

Die vier Instrumente wurden im März 2016 an das Labor für Weltraum-Dynamik (Space Dynamics Laboratory, SDL) der Universität Utah in Logan geliefert, wo sie auf die Nutzlastplattform (Payload Interface Plate, PIP) für den Satelliten montiert werden. Integration auf der Nutzlastplattform und Tests des gemeinsamen Betriebs (integration and testing, I&T) sind zentrale Schritte bei der Vorbereitung der Satellitenmission.

In den kommenden Monaten wird die Nutzlastplattform zusammen mit den darauf montierten Instrumenten eine Reihe von Tests überstehen müssen. Auf dem Programm stehen unter anderem Vibrationstests und solche unter unterschiedlicher Temperatureinwirkung.

Nach Abwicklung der anstehenden Tests soll die vollständige Beobachtungsnutzlast für ICON zum Luft- und Raumfahrtunternehmen Orbital ATK im US-Bundesstaat Virginia gebracht werden, idealerweise noch im Verlauf dieses Jahres. Dort wird das Nutzlastmodul mit dem sogenannten Satellitenbus verbunden, der alle raumflugtechnischen Systeme, darunter Antrieb, Stromversorgung und Kommunikationstechnik, von ICON enthält.

Der Satellitenbus vom Typ LEOStar 2 wird von Orbital ATK bereitgestellt. Aufgabe von Orbital ATK ist es auch, das komplettierte Raumfahrzeug mit einer Gesamtmasse von rund 272 Kilogramm soweit vorzubereiten, dass es im Frühjahr 2017 mit dem vorgesehenen Träger, einer Rakete des Typs Pegasus-XL von Orbital ATK, verbunden werden kann.

Die ICON-Wissenschaftler sind derweil damit beschäftigt, Software, die zum Herunterladen von durch die Instrumente von ICON erfassten Daten und ihrer Bearbeitung dient, fertigzustellen. Gelingt der Start von ICON, der im Juni 2017 stattfinden könnte, wie vorgesehen, werden die Wissenschaftler schon bald mit richtigen Messdaten hantieren können, und nicht mehr nur mit simulierten Daten, wie es bei erforderlichen Tests der Fall ist.

Empfangen will man die Daten über die Bodenstationen Berkeley, Wallops (WGS) und Santiago. Datensendungen sollen im S-Band mit einer Geschwindigkeit von 3,5 Megabit pro Sekunde erfolgen. An Bord des Satelliten ist eine Speicherkapazität von 16 Gigabit vorgesehen.

Zum Startdatum gibt es aktuell abweichende Informationen. Die NASA nennt beispielsweise Juni 2017, aber auch Oktober 2017.

Im All soll ICON mindestens zwei Jahre lang wissenschaftliche Daten sammeln. Die geplante annähernd kreisförmige Umlaufbahn des Raumfahrzeugs in einer Höhe vom 575 Kilometern ist 27 Grad gegen den Erdäquator geneigt.

Der Beitrag NASA-Ionosphärenforschungssatellit ICON startet 2017 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Christian Klempsmann. Quelle: ScienceDaily.

Wie in der Ausgabe des Astrophysical Journals vom 20.08.14 veröffentlicht, hat ein Wissenschaftsteam des US Naval Reasearch Laboratorys (NRL) um Dr. John Carr Hinweise auf einen jungen Planeten gefunden, der den Stern HD100546 in einer Entfernung von 335 Lichtjahren von der Erde umkreist. Carr und die anderen Mitglieder seines Teams studierten dabei eine protoplanetare Scheibe mit Hilfe der Spectro-Astrometrie, einer Untersuchungsmethode, die es den Astronomen erlaubt, kleine Veränderungen in den Bewegungen von Gasansammlungen zu erkennen. Bei einer protoplanteren Scheibe handelt es sich um eine sehr große Ansammlung von Materie, aus der sich Planeten in einem neuen Sonnensystem entwickeln.

Während dieser Untersuchungen stießen die Wissenschaftler auf eine zusätzliche Kohlenmonoxid-Quelle, die nicht alleine mit der Materieansammlung zu erklären war. Im Laufe von mehreren Jahren konnten sie aber nachweisen, dass sich diese Kohlenmonoxid-Emissionen um den jungen Stern HD100546 herum bewegten. Die Abstand zum Stern beträgt ungefähr die Entfernung Sonne – Saturn.

Dr. Sean Brittain, Astrophysiker an der Clemson Universität, gelang es, ausgehend von den Daten des NRL, ein Modell zu entwickeln, dass deutlich machte, dass sich eine kleinere protoplanetare Scheibe um einen neu entstandenen Planeten dreht, die diesen noch immer mit zusätzlicher Materie versorgt. Ausgehend von den Messungen erwarten die beteiligten Wissenschaftler, dass der Planet letztendlich eine Masse haben wird, die dreimal größer ist als die des Saturn.

Die bisherigen Erkenntnisse basieren auf Beobachtungen aus den Jahren 2003, 2006, 2010 und 2013 mit Hilfe des Very Large Teleskops (VLT) und des Gemini-Observatory des European Southern Observatory in Chile. Sollten die Berechungen des Team stimmen, wird die Materieansammlung um den neuen Planeten, der direkt nicht beobachtet werden kann, noch für ca. 2 Jahre zu sehen sein. Aufgrund der Rotation wird sie sich danach für ca. 15 Jahre hinter der zentralen protoplanetaren Scheibe verbergen.

Sollten die Berechungen des Team stimmen, wird die Materieansammlung um den neuen Planeten, der direkt nicht beobachtet werden kann, noch für ca. 2 Jahre zu sehen sein. Aufgrund der Rotation wird sie sich danach für ca. 15 Jahre hinter der zentralen protoplanetaren Scheibe verbergen.

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Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA, NASA.

22. November 2001 – Wie ESA-Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der Astrophysical Journal Letters berichten, hat die von ESA und NASA gemeinsam betriebene Sonnensonde Gaswolken beobachtet, die entgegen der Strömungsrichtung des solaren „Sonnenwindes“ auf die Sonne zustreben. Die Wolken starten in einer Höhe von bis zu 2,7 Millionen Kilometern über der Sonnenoberfläche, eine Entfernung, die etwa dem zweifachen Sonnendurchmesser entspricht. Obwohl der Sonnenwind dort mit einer Geschwindigkeit von ca. 120 km/sek. von der Sonne wegströmt, kämpfen sich die Gaswolken mit 50-100 km/sek. dem Sonnenwind entgegen Richtung Sonne entlang, bis sie in einer Höhe von typischerweise 700.000 Kilometern zur Ruhe kommen.
„Ich war verblüfft als ich die Filme mit diesen Gaseinschlüssen zum ersten Mal sah“, sagt Bernhard Fleck, ESA-Projektwissenschaftler für die SOHO-Mission. „Vor dieser Entdeckung durch SOHO hatte niemand die Vorstellung, daß Gas sich die falsche Richtung entlang bewegen und zurück Richtung Sonne getrieben werden könnte.“

Die Gaswolken sind auf den Aufnahmen nur sehr schwer zu sehen. Erst durch Subtraktion zweier Aufnahmen, die im Abstand von 20-25 Minuten gemacht worden sind, konnten Wissenschaftler des „Naval Research Laboratory“ die Gaseinschlüsse entdecken. Durch Montage mehrerer Aufnahmen hintereinander entstehen kleine Filme, auf denen die Wanderung der Gaswolken sehr gut zu sehen ist.
Obwohl die Masse der Sonne eine sehr starke Anziehungskraft erzeugt, ist dies nicht die entscheidende Kraft für die Bewegung der Einschlüsse. Die hohe Anfangsgeschwindigkeit, die sich immer weiter reduziert, bis die Bewegung schließlich zum Stillstand kommt, läßt vielmehr auf magnetische Kräfte schließen. Die Ursache für die der Sonne entgegenströmenden Gaswolken scheinen kollabierende magnetische Schleifen zu sein, die bei ihrer Bildung geladene Gasmassen in ihrem Inneren einschließen und mit sich Richtung Sonne transportieren. Diese Schleifen bilden sich an den Kontaktstellen von gewaltigen magnetischen Bögen, die die Sonnenoberfläche an einer Stelle verlassen, vom Sonnenwind weit in den Weltraum hinausgetragen werden und an anderer Stelle wieder in die Sonne hineintauchen.
Dabei haben die Wissenschaftler beobachtet, daß die Gaseinschlüsse regional gehäuft auftreten. Eine solche regionale Häufung kann über Monate bestehen bleiben. Die am SOHO-Projekt beteiligten Wissenschaftler vermuten, daß dieser „Recycling-Vorgang“ des solaren Magnetfelds die Stärke des interplanetaren Magnetfelds beeinflußt, in dem sich auch die Erde bewegt. Das interplanetare Magnetfeld stellt einen Schutz gegen die hochenergetische kosmische Strahlung dar, die bei Lebewesen auf der Erde zu genetischen Veränderungen führen sowie zu Fehlfunktionen in elektronischen Komponenten führen kann. Zukünftig können die Erkenntnisse über die von SOHO entdeckten Vorgänge in dem Magnetfeld der Sonne vielleicht eine bessere Erklärung für die Veränderungen der Stärke des interplanetaren Magnetfelds liefern.

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