Quelle: NASA / Goddard Space Flight Center / Mara Johnson-Groh, 15. April 2026

Nun haben Beobachtungen der Parker Solar Probe der NASA neue Erkenntnisse darüber geliefert, wie solche magnetischen Ereignisse Teilchen auf gefährliche Geschwindigkeiten beschleunigen. Bei einem Vorbeiflug an der Sonne im Jahr 2022 flog die Parker Solar Probe zwischen der Sonne und dem Ort eines magnetischen Rekonnektionsereignisses im Sonnenwind vorbei – jenem kontinuierlichen Strom aus Teilchen und Magnetfeldern, den die Sonne aussendet. Da die sturmauslösenden Rekonnektionsereignisse in der schwer zugänglichen Sonnenatmosphäre stattfinden, bieten Ereignisse im Sonnenwind die Möglichkeit, direkte Messungen an Teilchen vorzunehmen, die durch magnetische Rekonnektion beschleunigt werden. Und genau das hat die Parker Solar Probe getan.

Die Parker Solar Probe beobachtete einen auf die Sonne gerichteten Teilchenstrahl aus Protonen und schweren Ionen – Elementen mit zusätzlichen Elektronen. Überraschenderweise ergab die Auswertung der Daten jedoch, dass Protonen und Ionen auf unterschiedliche Weise beschleunigt wurden. Theorien zur magnetischen Rekonnexion gehen davon aus, dass diese beiden Partikeltypen auf die gleiche Weise beschleunigt werden, doch die neuen Beobachtungen zeigten, dass die Protonen einen gestreuten Strahl bildeten, ähnlich dem einer Taschenlampe, während die schwereren Ionen wie ein Laserstrahl in einer geraden Linie ausgerichtet waren.

Die Ergebnisse, die am 31. März im Astrophysical Journal veröffentlicht wurden, werden Wissenschaftlern helfen, theoretische Modelle der magnetischen Rekonnexion zu verfeinern, um besser zu verstehen, wie Sonnenstürme entstehen.

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• Parker Solar Probe auf Delta IV Heavy

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Quelle: ESA / Science & Exploration / Human and Robotic Exploration, 9. März 2026

Eine Reise durch den Weltraum zu unternehmen, wenn die Wahrscheinlichkeit von Sonnenstürmen und Sonneneruptionen am höchsten ist, erscheint zunächst widersinnig, doch neue Forschungsergebnisse zeigen, dass eine solche Reise gerade dann sicherer ist, wenn die Sonne am aktivsten ist. Die erhöhte Sonnenaktivität fegt die energiereiche Weltraumstrahlung aus unserem Sonnensystem hinaus. Eine bemannte Marsmission während des nächsten Höhepunkts des Sonnenzyklus könnte die Belastung durch schädliche Strahlung im Vergleich zu einer Reise während eines Sonnenminimums möglicherweise um die Hälfte reduzieren.

Strahlungsmessungen des ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) der ESA bestätigen die paradoxe Erkenntnis, dass Reisen während des Sonnenmaximums der beste Zeitpunkt dafür sind. Ein internationales Forschungsteam kam zu dem Schluss, dass eine Besatzung die Hin- und Rückreise ohne Überschreitung der Strahlungsrichtlinien absolvieren könnte. Außerdem lieferten sie Schätzungen zu den Strahlungsdosen, denen eine Besatzung bei verschiedenen Missionsszenarien ausgesetzt wäre.

Strahlungsdosen für Astronauten
Eine der größten Herausforderungen bei der Entsendung von Menschen zum Mars ist ihre Exposition gegenüber Weltraumstrahlung. Ionisierende Strahlung birgt ernsthafte Gesundheitsrisiken, darunter ein erhöhtes Krebsrisiko, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Katarakte. Außerhalb des schützenden Magnetfelds der Erde könnte ein Astronaut auf einer Marsmission Strahlungsdosen ausgesetzt sein, die um ein Vielfaches höher sind als auf unserem Planeten. Die Strahlungsgrenze der ESA für die gesamte Laufbahn eines Astronauten liegt bei 1000 Millisievert, der Einheit für die effektive Dosis, die zu Schäden am menschlichen Gewebe führen kann. Höhere Dosen über kurze Zeiträume stellen akute Risiken dar, während niedrigere Dosen hauptsächlich zu langfristigen Gesundheitsrisiken beitragen.

Frühere Studien haben bereits gezeigt, dass eine Marsmission während eines Sonnenminimums die Strahlungsdosis durch galaktische kosmische Strahlung gefährlich nahe an die ESA-Grenzwerte heranbringen würde. Die neue Analyse erweitert den Umfang anhand von Daten des Liulin-MO-Dosimeters an Bord des TGO und des Cosmic Ray Telescope for the Effects of Radiation (CRaTER) an Bord des Lunar Reconnaissance Orbiter über einen Zeitraum von 15 Jahren.

Kein Ort, an dem man sich verstecken kann
Auf dem Weg zum Mond und zum Mars sind Astronauten zwei Hauptquellen kosmischer Strahlung ausgesetzt: galaktischer kosmischer Strahlung und energiereichen Teilchen aus dem Sonnenwind. Erstere entsteht durch energiereiche Ereignisse außerhalb unseres Sonnensystems, wie beispielsweise Supernovae, letztere durch starke Sonneneruptionen. Während solaren energetischen Partikelströmen können sich Astronauten in ihrem Raumschiff in Sicherheit bringen. Diese Stürme sind unvorhersehbar, aber bei ausreichender Vorwarnung und Abschirmung können sich die Besatzungen in „Sturmschutzräume“ zurückziehen – Bereiche mit zusätzlicher Abschirmung. Auf der Internationalen Raumstation suchen Astronauten Zuflucht in den Schlafräumen oder in der Küche.

Es gibt jedoch keinen Ort, an dem man sich vor dem ständigen Beschuss durch galaktische kosmische Strahlung verstecken kann. Diese Teilchen bewegen sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit und durchdringen sowohl die Abschirmung von Raumfahrzeugen als auch den menschlichen Körper. Wenn sie gestoppt werden, lösen kosmische Strahlen oft Schauer von Sekundärteilchen aus, die für den Menschen noch schädlicher sein können. Auf der Marsoberfläche wären Astronauten einer um bis zu 60 % geringeren Strahlenbelastung ausgesetzt als während der interplanetaren Reise. Höhlen und Lavaröhren könnten gute Lebensräume sein, um die Strahlenbelastung zu reduzieren.

Beste Reise zum Mars
Die Studie berechnete die Strahlungsdosis für simulierte Marsmissionen unter verschiedenen Sonnenaktivitätsniveaus und für drei Flugbahnen: die energieeffizienteste, aber längste Route, die energieintensivste, aber kürzeste Route und einen Kompromiss zwischen beiden.

Bei allen drei Arten nimmt die kumulative Strahlungsdosis durch kosmische Strahlung in der Nähe des Sonnenmaximums deutlich ab. Eine unruhige Sonne scheint der einzige Trost gegen galaktische kosmische Strahlung zu sein.

Das Team analysierte die Transferbahnen zum Mars in den letzten 60 Jahren und simulierte mit einem mehrschichtigen Wasserball, wie viel Strahlung die Organe im menschlichen Körper absorbieren würden. Schnellere Transferbahnen könnten die Strahlenbelastung um 55 % reduzieren, wenn sie während des Sonnenmaximums statt während des Sonnenminimums zurückgelegt würden, während Missionen mit treibstoffsparenden Flugbahnen eine Reduzierung von bis zu 45 % erzielen könnten.

„Um die Strahlungsgrenzwerte für die gesamte Berufslaufbahn einzuhalten, sollten Missionsplaner bestimmte Transferbahnen und Startfenster sorgfältig auswählen“, sagt Robert Wimmer-Schweingruber, Mitautor von der Universität Kiel, Deutschland.

Der Schutz der Astronauten bei ihren Vorstößen in den Weltraum hat für die ESA höchste Priorität. „Diese Studie hilft uns, die Schwankungen des Sonnenzyklus in klare Ziele für Missionsbahnen und Risikominderung umzuwandeln. Wir können quantifizieren, wie viel wir durch die Wahl eines bestimmten Startfensters und schnellerer Flugbahnen gewinnen können und wann wir noch bessere Abschirmungs- und Betriebskonzepte benötigen, um Marsmissionen wirklich sicherer zu machen“, sagt Anna Fogtman, Leiterin des Strahlenschutzes bei der ESA.

Artikel veröffentlicht in Space Weather am 9. März 2026, „The constraint of crewed Mars missions based on current radiation dose measurements” (Die Einschränkungen bemannter Marsmissionen auf Grundlage aktueller Strahlungsdosismessungen) von Chao Zhang und Forschern der Universität für Wissenschaft und Technologie China, der Universität Kiel in Deutschland und der Universität Michigan, USA.

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• Marsflug, Marsbasis

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Quelle: ESA/SpaceSafety, 12. November 2025

Drei Weltraumwetterereignisse hintereinander

Aktivitäten auf der Sonnenoberfläche erzeugen Weltraumwetter, das sich über das gesamte Sonnensystem ausbreitet. Anfang dieser Woche wurden zwei starke Sonneneruptionen vom Typ X aus derselben aktiven Region der Sonne (NOAA Active Region 14274) beobachtet, die zwei CMEs erzeugt haben, die heute Morgen die Erde erreichten und einen schweren geomagnetischen Sturm der Intensität G4 auslösten.
Am 11. November wurde eine noch stärkere Sonneneruption der Klasse X5.1 beobachtet, deren Höhepunkt um 10:04 Uhr UTC erreicht wurde. Nach der Eruption wurden auf der Sonnenoberfläche Schockwellen beobachtet, die sich von der aktiven Region ausbreiteten.
Weniger als eine Stunde später folgte die Beobachtung einer CME durch die Koronagraphen LASCO von SOHO und CCOR-1 von GOES-19. Unsere ersten Beobachtungen zeigen eine Anfangsgeschwindigkeit von etwa 1500 km/s, mit einer geschätzten Ankunft auf der Erde am Abend des 12. November oder am frühen Morgen des 13. November, wobei diese Schätzungen jedoch mit einer gewissen Unsicherheit behaftet sind.

Geschätzte Auswirkung

Es ist bekannt, dass große Sonneneruptionen dieser Art die Funkkommunikation und Satellitennavigationsanwendungen (GNSS) in den Regionen beeinträchtigen, die zum Zeitpunkt des Ereignisses der Sonne zugewandt sind. Bei diesem Ereignis sind dies die Regionen Europa, Afrika und Asien.
„Unser Planet wurde letzte Nacht von zwei aufeinanderfolgenden CMEs getroffen, die eine schwere geomagnetische Störung ausgelöst haben. Wir erwarten, dass heute im Laufe des Tages oder morgen eine dritte CME eintreffen wird. Die Auswirkungen der dritten CME hängen stark davon ab, ob sie sich mit den ersten beiden verbindet oder nicht“, sagt Juha-Pekka Luntama, Leiter des ESA-Büros für Weltraumwetter.
„Es wird davon ausgegangen, dass der geomagnetische Sturm weiterhin sehr stark bleibt und Auswirkungen auf Satelliten, Stromnetze und Navigationssysteme haben könnte. Wir haben Beobachtungen gemacht, dass weitere CMEs von der Sonne ausbrechen, sodass davon auszugehen ist, dass die starken Weltraumwetteraktivitäten in der zweiten Hälfte dieser Woche anhalten werden.“
Obwohl diese Auswirkungen für die Technologie besorgniserregend sind, stellen sie dank der schützenden Atmosphäre und Magnetosphäre unseres Planeten kein direktes biologisches Risiko für die Menschen auf der Erde dar.

Neue Projekte zur Feinabstimmung von Schätzungen

Große Sonnenstürme sind kurz vor dem Sonnenmaximum häufig. Obwohl es möglich ist, die Wahrscheinlichkeit einer Eruption vorherzusagen, sind der genaue Zeitpunkt des Ereignisses – wenn das elastische Band reißt – und die genaue Stärke nach wie vor schwer vorherzusagen.
Die großen aktiven Bereiche auf der Sonnenoberfläche werden ständig genau beobachtet, und die ESA unterhält eine Reihe von Weltraumwetterdiensten, die von der Industrie und Raumfahrzeugbetreibern genutzt werden, um schnell auf ein Weltraumwetterereignis reagieren zu können.
Der Engpass bei den Informationen lag bisher in der Einschätzung des Zeitpunkts der Ankunft der CME und der Schwere des daraus resultierenden geomagnetischen Sturms. Um diese Prognoseunsicherheiten zu verringern, entwickelt die ESA eine Reihe neuer Missionen.

Die Vigil-Mission der ESA wird einen revolutionären Ansatz verfolgen, indem sie die „Seite“ der Sonne vom Lagrange-Punkt 5 im Weltraum aus beobachtet und so kontinuierliche Einblicke in die Sonnenaktivität ermöglicht. Vigil soll 2031 starten und potenziell gefährliche Sonnenereignisse erkennen, bevor sie von der Erde aus sichtbar werden. So erhalten wir vorab Informationen über ihre Besonderheiten und wertvolle Zeit, um Raumfahrzeuge und Bodeninfrastruktur zu schützen.
Derzeitige In-situ-Messungen von Sonneneruptionen und CMEs werden vom Lagrange-Punkt 1 (L1) aus durchgeführt und ermöglichen es uns, die Auswirkungen dieser Sonnenstürme nur etwa 20 Minuten vor ihrem Eintreffen vorherzusagen. Die vorgeschlagene Shield-Mission, die mehr als 15 Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist, also etwa zehnmal weiter als L1, könnte etwa zweieinhalb Stunden vor dem Aufprall eine Warnung vor diesem Sturm ausgeben, wodurch Betreiber kritischer Infrastrukturen sich effizient vorbereiten und die Auswirkungen geomagnetischer Stürme minimieren könnten.

Über Sonnenstürme

Während eines Sonnensturms kann die Sonne die folgende Abfolge von Ereignissen durchlaufen, wobei jedoch nicht jedes Mal alle Elemente auftreten.
Wenn eine Sonneneruption stattfindet, kann die Explosion so viel Energie freisetzen wie eine Milliarde Atombomben. Eine Flut elektromagnetischer Wellen verlässt die Sonne mit Lichtgeschwindigkeit und erreicht die Erde acht Minuten später, wo sie möglicherweise den Kurzwellenfunk stört und Fehler in Navigationssystemen verursacht.
Einen Bruchteil einer Stunde später folgen hochenergetische Teilchen, darunter Protonen, Elektronen und Alphateilchen. Diese Strahlung kann Astronauten schädigen, Raumfahrzeuge beschädigen und in unserer Atmosphäre eine Kaskade von Sekundärteilchen erzeugen, die bei Erreichen des Bodens zu Fehlern in elektronischen Bauteilen führen können.

Eine Sonneneruption geht oft mit einer großen Eruption ionisierten Gases aus der äußeren Atmosphäre der Sonne einher, die als koronale Massenauswürfe (CME) bezeichnet wird. Ein CME erzeugt Böen und Schockwellen im Sonnenwind, die, wenn sie auf die Erde zusteuern, zwischen 18 Stunden und einigen Tagen brauchen, um uns zu erreichen.
Wenn eine CME die Erde erreicht, belastet sie ihr Magnetfeld und verursacht einen geomagnetischen Sturm. Dies führt dazu, dass Kompassnadeln ausschlagen und es zu schädlichen Stromstößen in langen metallischen Strukturen wie Stromleitungen und Pipelines kommen kann. Während geomagnetischer Stürme gelangen Partikel aus dem Weltraum in die obere Atmosphäre, wo sie mit Atomen und Molekülen kollidieren und Polarlichter erzeugen.
Die in die Atmosphäre eingespeisten Ströme erzeugen nicht nur Licht, sondern können auch die obere Atmosphäre der Erde erwärmen, wodurch sie sich ausdehnt und den Luftwiderstand für Satelliten in niedriger Höhe erhöht. Wenn ein Satellit dies nicht durch den Einsatz seiner Triebwerke ausgleicht, kann er aus seiner Umlaufbahn gerissen werden. Dieser Effekt hat auch eine positive Seite, da er dazu beiträgt, Weltraummüll in die Atmosphäre zu ziehen, wo er verglüht.

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• ESCAPADE-Mission (Blue und Gold) auf New Glenn
• Weltraumwetter

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Quelle: DARC e.V. 9. August 2024.

9. August 2024 – Der aktuelle elfjährige Sonnenzyklus hat es in sich. Als er im Dezember 2019 loslegte, dachten die Experten, dass er nicht mehr Power haben würde als sein Vorgänger, der Sonnenzyklus 24. Aber jetzt sagt das Solar Influences Data Analysis Center des Königlichen Observatoriums von Belgien: Im Juli 2024 lag die durchschnittliche Sonnenfleckenzahl bei 196,5 Einheiten. Zuletzt wurde dieser Wert im Dezember 2001 erreicht. Damit hat der Solarzyklus 25 den Solarzyklus 24 überholt.

Sonnenflecken sind dunkle Stellen auf der sichtbaren Sonnenoberfläche, auch Photosphäre genannt. Im Vergleich zu ihrer Umgebung strahlen Sonnenflecken weniger sichtbares Licht ab und sind daher dunkler. Die Anzahl und Größe der Sonnenflecken sagen uns ziemlich genau, wie aktiv die Sonne gerade ist. Und je aktiver die Sonne ist, desto besser klappen weltweite Funkverbindungen auf der Kurzwelle. Das ist der Frequenzbereich von 3 bis 30 Megahertz. Eine hohe Sonnenaktivität sorgt für eine kräftige Ionisation der oberen Luftschichten (Ionosphäre). Die wirken auf Kurzwellen wie eine Art Reflektor in großer Höhe – Voraussetzung dafür, um auf der Kurzwelle große Entfernungen überbrücken zu können.

Wenn es mehr Sonnenflecken gibt, wie im aktuellen Sonnenflecken-Maximum, gibt es jedoch auch öfter Sonneneruptionen. Normalerweise umgeben die Magnetfeldlinien in den Regionen der Sonnenflecken das heiße Sonnenplasma, das Protonen, Elektronen und andere elektrisch geladene Teilchen enthält. Manchmal reißen die Feldlinien aber und schleudern die Teilchen mit bis zu zwanzig Prozent der Lichtgeschwindigkeit ins All. In nur etwa einer Stunde erreicht diese Wolke die Erde und kann dafür sorgen, dass der Funkverkehr über den Polkappen zusammenbricht. Das betrifft vor allem Flug-, See-, Amateur- und internationalen Rundfunk.

Eine starke Sonneneruption wird zudem von einem sogenannten Röntgenblitz begleitet. Dieser bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit fort und erreicht die Erde vor den hochenergetischen Teilchen in nur etwa acht Minuten. Diese Röntgenstrahlung führt auf der Tagseite der Erde augenblicklich zu einer Ionisation auch in niedrigeren Höhen. Diese verhindert, dass elektromagnetische Wellen im Kurzwellenbereich die höheren Regionen der Ionosphäre erreichen und zur Erde zurückgeworfen werden. Es kommt zu den gefürchteten Radio Blackouts (auch Mögel-Dellinger-Effekt genannt): Die Wellenausbreitung internationaler Funkdienste auf Kurzwelle ist dann oft für mehrere Stunden gestört.

Die Sonnenaktivität ist für alle Funkdienste, die die Kurzwelle nutzen, daher Fluch und Segen zugleich. Meteorologische Dienste, aber auch Funkwetterexperten des DARC beobachten täglich das Geschehen auf der Sonne und veröffentlichen allgemein zugängliche Funkwetterberichte, die aktuell die Ausbreitungsbedingungen auf den Kurzwellenbändern einschätzen und eine Prognose zu der weiteren, kurzfristigen Entwicklung des Funkwettergeschehens abgeben.

Über den DARC e.V.
Als größter Verband von Funkamateuren in Deutschland hat der DARC e.V. rund 30.000 Mitglieder. Damit ist über die Hälfte der deutschen Funkamateure im Verein organisiert. Der DARC vertritt die Interessen der Funkamateure bundesweit und engagiert sich bei der Förderung des Amateurfunks auf allen Ebenen, auch international als Mitglied der International Amateur Radio Union (IARU). Informationen zum DARC finden Sie im Internet unter www.darc.de.

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• Unsere Sonne

Der Beitrag DARC: Sonnenfleckenzahl so hoch wie seit 23 Jahren nicht erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 24. August 2023.

24. August 2023 – Kleinste Plasmaströme auf der Sonne, die mit Geschwindigkeiten von einigen hundert Kilometern pro Stunde von der Sonnenkorona ins All rasen, könnten der lang gesuchte Antrieb des Sonnenwindes sein. Wie ein Forscherteam unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen heute in der Fachzeitschrift Science berichtet, findet sich in hochaufgelösten Aufnahmen eines koronalen Lochs, die der ESA-Raumsonde Solar Orbiter im März vergangenen Jahres gelungen sind, eine Vielzahl solcher Mini-Ströme. Koronale Löcher zeigen sich als dunkle Bereiche in Aufnahmen der Korona und gelten als Ausgangsort des Sonnenwindes. Wie die Auswertungen jetzt zeigen, sind die Plasmaströme zwar ein ständig wiederkehrendes und häufiges Phänomen, jeder einzelne reißt jedoch nach kurzer Zeit ab. Dies legt den Schluss nahe, dass der Sonnenwind bei näherer Betrachtung nicht als gleichmäßiger Teilchenstrom ausgestoßen wird, sondern zu Beginn und auf kleinen Skalen unregelmäßig fluktuiert.

Die Sonne sendet nicht nur Strahlung ins All, sondern auch einen Strom geladener Teilchen wie etwa Protonen und Elektronen. Dieser Sonnenwind fällt je nach Aktivität der Sonne mal stärker und mal schwächer aus, kommt jedoch nie vollständig zum Erliegen. Die schnellsten Teilchen des Sonnenwindes erreichen Überschallgeschwindigkeiten von mehr als 500 Kilometern pro Sekunde. Ihre Quellregionen sind koronale Löcher vorzugsweise in der Nähe der Sonnenpole. Auf Aufnahmen der Sonnenkorona im ultravioletten Licht zeigen sich diese „Löcher“ als dunkle Bereiche. Dort weisen die Feldlinien des Sonnenmagnetfeldes nicht bogenförmig zurück zur Sonne, sondern ragen in den interplanetaren Raum. Die Aufnahmen der Raumsonde Solar Orbiter, die das Forscherteam nun ausgewertet hat, zeigen ein solches koronales Loch in bisher unerreichter Detailschärfe und mit schneller Bildabfolge.

Zum Zeitpunkt der Aufnahmen am 30. März 2022 hatte Solar Orbiter den sonnennächsten Punkt seiner stark elliptischen Umlaufbahn um die Sonne erreicht. Aus einem Abstand von nur etwa 50 Millionen Kilometern blickte die Sonde aus geringerem Abstand auf die Sonnenkorona, als jeder ihrer Vorgänger. Etwa eine halbe Stunde lang konnte das Instrument Extreme-Ultraviolet Imager (EUI), zu dessen Bau und Entwicklung auch wissenschaftlich-technische Teams des MPS beigetragen haben, seinen Blick auf ein koronales Loch in der Nähe des Südpols richten.

„Wie genau es der Sonne gelingt, den Sonnenwind mit hohen Geschwindigkeiten ins All zu beschleunigen, war bisher unklar. Die einzigartigen Aufnahmen von Solar Orbiter bieten uns die Möglichkeit, genauer als je zuvor auf die Quellregionen des Sonnenwindes zu schauen und so diesen Prozess besser als zuvor zu verstehen“, erklärt MPS-Wissenschaftler Dr. Lakshmi Pradeep Chitta, Erstautor der neuen Studie.

Kleine Ausbrüche mit großer Wirkung
In den Aufnahmen findet sich eine Vielzahl kleinster Ströme, die sich mit Geschwindigkeiten von einigen hundert Kilometern pro Sekunde von der Sonne fortbewegen. Sie sind etwa 100 Kilometer breit, von langgezogener oder Y-förmiger Gestalt und recht kurzlebig: nach etwa 20 bis 100 Sekunden verblassen sie. Auch die Energie, die jeder einzelne Strom transportiert, ist verhältnismäßig klein: etwa der billionste Teil der Energie, welche die größten Explosionen im Sonnensystem, Strahlungsausbrüche der Sonne der Kategorie X, freisetzen. Deshalb sprechen die Forscherinnen und Forscher von Piko-Flare-Strömen. Für irdische Verhältnisse ist diese Energiemenge dennoch gewaltig: Sie entspricht etwa der Energiemenge, die 10.000 Haushalte in Deutschland im Laufe eines Jahres verbrauchen.

In der Summe dürften die Mini-Ströme dennoch einen Großteil der Energie bereitstellen, die erforderlich ist, die Sonnenwindteilchen auf ihre Überschallreise durchs All zu schicken. „Die Ströme, die wir nun entdeckt haben, sind zwar klein und treten nur sporadisch auf“, so Chitta, „sie sind aber offenbar ein häufiges Phänomen und in dem betrachteten koronalen Loch geradezu allgegenwärtig.“ Auslöser der Piko-Flare-Ströme könnten lokale Umstrukturierungen des Sonnenmagnetfeldes sein. Von größeren, ähnlich geformten Strömen ist bekannt, dass sie dort entstehen, wo sich offene und geschlossene Feldlinien des Sonnenmagnetfeldes treffen, neu anordnen und dabei Energie freisetzen.

Teilchenstrom mit Feinstruktur
In bisherigen Vorstellungen ist der Sonnenwind ein über große Zeiträume betrachtet zwar an- und abschwellender, ansonsten aber homogener Teilchenstrom. Diese Sicht scheint nicht länger haltbar zu sein. Wie Solar Orbiters zeitlich und räumlich hochaufgelöste Messungen zeigen, nimmt der Sonnenwind seinen Ursprung offenbar in Gestalt vieler winziger Ströme – ähnlich wie die meisten Flüsse sich aus einer Vielzahl kleiner Bäche und Nebenarme speisen.

„Je genauer wir mit Solar Orbiter in die Korona der Sonne schauen, desto mehr finden wir, welch entscheidende Rolle kleinste Strukturen und Prozesse für das Verständnis unseres Sterns spielen“, so Koautor Prof. Dr. Hardi Peter vom MPS. Die Forschenden halten es für möglich, dass sogar noch kleinere Ströme oder schwächere Strahlungsausbrüche, die auch dem Sonnenspäher der ESA verborgen bleiben, am Werk sind. Die Forscherinnen und Forscher hoffen nun, im weiteren Verlauf der Mission mehr über die Piko-Flare-Ströme zu lernen. In den kommenden Jahren wird Solar Orbiter, die Ebene, in der die Planeten um die Sonne kreisen, mehr und mehr verlassen und so eine immer bessere Sicht auf ihre Polregionen – und die dortigen koronalen Löcher – genießen.

Originalveröffentlichung
L.P. Chitta et al.: Picoflare jets power the solar wind emerging from a coronal hole on the Sun, Science, 24. August 2023,
dx.doi.org/10.1126/science.ade5801, https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade5801.

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• Unsere Sonne

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Quelle: TU Graz 10. August 2023.

10. August 2023 – Auswirkungen von Sonnenstürmen auf die Erdatmosphäre können Satelliten zum Absturz bringen. Um dem vorzubeugen, setzt die European Space Agency (ESA) auf den in Graz entwickelten Vorhersageservice SODA.

Nach erfolgreicher Testphase ist der gemeinsam von TU Graz und Uni Graz entwickelte Service SODA (Satellite Orbit DecAy) seit Mitte Juli offiziell Teil des Space Safety Programmes der europäischen Weltraumagentur ESA. SODA liefert genaue Prognosen der Auswirkungen von Sonnenstürmen auf die Bahn von erdnahen Satelliten. Damit ist die TU Graz die erst dritte österreichische Einrichtung, die zu diesem Programm der ESA beiträgt. Neben Seibersdorf Laboratories war die Uni Graz zuvor bereits mit dem Observatorium Kanzelhöhe und dem Institut für Physik Teil des Programms.

Der neue Vorhersageservice ist über das ESA Space Weather Service frei verfügbar und bietet eine Vorwarnzeit von rund 15 Stunden. Da die Sonnenaktivität in den kommenden zwei Jahren ihr Maximum erreichen soll, ist die Inbetriebnahme von SODA zum aktuellen Zeitpunkt von zusätzlicher Relevanz. Wie stark sich Sonnenstürme auf die Satellitenumlaufbahn auswirken können, hat sich schon im durch die Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) geförderten Projekt SWEETS gezeigt, auf dessen Ergebnissen SODA aufgebaut ist. In diesem Projekt wurden Daten zur Dichte der Atmosphäre mit Echtzeitmessungen des Sonnenwindplasmas und des interplanetaren Magnetfelds kombiniert, um so die Auswirkungen von Sonnenereignissen zu berechnen. Bei einem großen koronalen Massenauswurf der Sonne wurde dabei festgestellt, dass Satelliten in einer Höhe von 490 Kilometern bis zu 40 Meter an Höhe verloren. Anfang Februar 2022 stürzten 38 Starlink-Satelliten bei der Inbetriebnahme auf einer Flughöhe von 210 Kilometern aufgrund eines Sonnensturmes sogar ab.

Sonnenaktivität steuert auf Höhepunkt zu
Hauptursache dafür ist, dass die geladenen Plasmateilchen, die nach einer Sonneneruption auf das Erdmagnetfeld treffen, die oberen Schichten der Erdatmosphäre so stark erhitzen, dass diese sich ausdehnen und der Luftwiderstand zunimmt. Das kostet Satelliten Geschwindigkeit und Höhe. Aufgrund der erwarteten Zunahme der Sonnenaktivität in den kommenden zwei Jahren hat die ESA einige ihrer Satelliten bereits um mehrere Kilometer angehoben, um sicher durch diesen Zeitraum zu kommen. Mit seinen Vorhersagen soll SODA zusätzliche Sicherheit schaffen. Für den Vorhersageservice steuerte die TU Graz ihre am Institut für Geodäsie vorhandene Expertise in der Verarbeitung von Satellitendaten bei, die Uni Graz brachte ihre Erfahrung im Bereich der Sonnen- und Heliosphärenphysik und der interplanetaren Magnetfeldbeobachtung ein.

Das Team rund um Sandro Krauss am Institut für Geodäsie an der TU Graz beschäftigte sich mit der Bestimmung von Atmosphärendichten über einen Zeitraum von 20 Jahren. Dafür griffen sie auf die Daten mehrerer erdnaher Satellitenmissionen zurück, darunter die Missionen CHAMP, GRACE, GRACE Follow-on und Swarm. An der Uni Graz analysierte die Forschungsgruppe um Manuela Temmer vom Institut für Physik rund 300 katalogisierte Sonneneruptionen aus den Jahren 2002 bis 2017 auf Basis von Messungen des interplanetaren Magnetfelds durch Sonden am sogenannten Lagrange-Punkt L1, der in Flugrichtung Sonne ungefähr 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist. Die Informationen der Uni Graz nutzte die TU Graz, um Veränderungen der Atmosphärendichte in Verbindung mit den Sonneneruptionen zu setzen. Aus der Gesamtanalyse der so gesammelten Daten entstand das Vorhersagemodell SODA.

Weltraumforschung hat hohen Stellenwert in Österreich
„Dass wir durch SODA mit der TU Graz nun die dritte Einrichtung sind, die neben Uni Graz und Seibersdorf Laboratories zum Space Safety Programm der ESA beiträgt, freut mich sehr“, sagt Sandro Krauss vom Institut für Geodäsie der TU Graz. „Von den fünf Expert Service Centers im ESA Space Weather Service Network ist Österreich damit in vier vertreten, nur Großbritannien ist an allen fünf Zentren beteiligt. Das zeigt, dass die österreichische Weltraumforschung einen hohen Stellenwert hat. Die Zusammenarbeit mit der Uni Graz bei diesem Projekt ist außerdem ein Beleg dafür, wie wertvoll interdisziplinäre Forschungsarbeit ist. Gemeinsam arbeiten wir bereits daran, SODA weiter zu verbessern.“

Manuela Temmer vom Institut für Physik der Uni Graz erklärt: „Für Uni Graz und TU Graz ist es eine schöne Anerkennung unserer Arbeit, dass wir mit diesem Service die ESA beliefern können. Es freut mich auch, dass die Zusammenarbeit weitergeht. Im Rahmen des von der FFG geförderten Projekts CASPER werden wir SODA gemeinsam noch verbessern. Es soll dazu dienen, komplexere Sonnenstürme besser zu verstehen, etwa wenn zwei Stürme sich auf dem Weg zur Erde überlagern. Weiters möchten wir auch die Atmosphärendichte auf 450 und 400 Kilometer Höhe berechnen – bisher ist uns das bis 490 Kilometer möglich. Da der Bereich der Sonnensturmvorhersage noch nicht sehr gut erforscht ist, warten hier noch viele interessante Erkenntnisse auf uns.“

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• Weltraumwetter

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Quelle: Universität Graz. 13. Juli 2023.

13. Juli 2023 – Mithilfe von künstlicher Intelligenz ist es den Wissenschaftler:innen der Universität Graz und des Skoltech Institute in Moskau gelungen, das Magnetfeld in den oberen Schichten der Sonnenatmosphäre zu simulieren, in denen Eruptionen entstehen. „In diesen Bereichen sind Messungen nicht möglich. Wir brauchen daher Modellierungen, um die Vorgänge beschreiben und verstehen zu können“, erklärt Hauptautor Robert Jarolim vom Institut für Physik der Universität Graz.

Um Vorhersagen treffen zu können, beobachten und messen die Forscher:innen die Sonnenflecken. „Das sind Gebiete mit sehr starkem Magnetfeld“, sagt Jarolim. Diese Daten werden mittels künstlicher Intelligenz mit physikalischen Modellen kombiniert, um die Vorgänge in den oberen Schichten der Sonnenatmosphäre zu simulieren.

Bisher dauerte dieser Vorgang viele Stunden. „Mit unserer Methode konnten wir die Dauer der Berechnung deutlich reduzieren. Das ermöglicht es uns, fast in Echtzeit neue Daten einzupflegen und dadurch können wir Sonnenstürme wesentlich besser vorhersagen, die auf die Erde treffen“, unterstreicht der Astrophysiker.

Die Ergebnisse der Simulationen verbessern das Verständnis für das Magnetfeld der Sonne und das Weltraumwetter. Damit sind sie auch für die Raum- und Luftfahrt bedeutend, ergänzt Jarolim: „Bereits wenige Minuten nach einer Sonneneruption kommen hochgeladene Teilchen auf der Erde an. Diese sind eine Gefahr für Astronaut:innen und können ein erhöhtes Strahlungsrisiko für Flugzeugpassagiere bedeuten.“

Publikation
R. Jarolim, J. K. Thalmann, A. M. Veronig, T. Podladchikova. Probing the solar coronal magnetic field with physics-informed neuronal networks. Nature Astronomy, Volume 7, No. 6, 2023
https://www.nature.com/articles/s41550-023-02030-9

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• Weltraumwetter

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Quelle: ESA.

10. Februar 2022 – Die bevorstehende Weltraumwetter-Mission der ESA, die früher unter dem Namen „Lagrange“ bekannt war, brauchte einen neuen Namen, der ihre wichtige Rolle widerspiegelt: Sie soll die Infrastruktur der Erde, Satelliten, Bewohner und Weltraumforscher durch rechtzeitige Warnungen weitestgehend vor den Folgen der unvorhersehbaren, aber heftigen Sonnenereignissen wie Sonneneruptionen und „koronalen Massenauswürfen“ bewahren.

Nach 5422 Einsendungen aus ganz Europa und der ganzen Welt – und nach wochenlangen Überlegungen, unzähligen Tabellen, drei fachkundigen Jurymitgliedern aus verschiedenen Bereichen und einer lebhaften Debatte – wurde ein neuer Name für unsere kommende Weltraumwettermission ausgewählt: ESA Vigil.

Für den ESA-Wettbewerb „No Name“ , der von Mai bis September 2021 lief, wurden Tausende von einfallsreichen, cleveren und auch lustigen Namen eingereicht.

Nach Ablauf der Einreichungsfrist prüfte ein Team der ESA-Kommunikationsabteilung und der Abteilung für Weltraumwetter alle Einsendungen und stellte eine Auswahlliste mit letztendlich neun Namen auf, die einer eingeladenen, externen Jury vorgelegt wurde.

Ausgehend von ihren drei Favoriten nahmen die Jurymitglieder dann an einem lebhaften, zweistündigen Videochat teil, bei dem sie die besonderen Vorzüge der einzelnen Kandidaten erörterten und abwägten. Schließlich einigten sie sich auf einen Gewinner.

„Wir freuen uns sehr über den neuen Namen unserer Mission“, erklärt Juha-Pekka Luntama, Leiter der ESA-Abteilung für Weltraumwetter. „Als ich ihn zum ersten Mal hörte, dachte ich, dass er absolut treffend ist. Das ist genau das, was wir tun, wir halten Wache und beschützen die Erde“.

Das lateinische Wort „vigilis exceptus“ bedeutet „Wache“ oder „Wächter“, während „vigilia“ die Wachsamkeit und den Akt der hingebungsvollen Wache bedeutet. Die Jury war besonders davon beeindruckt, wie gut der Name mit der Rolle der Mission übereinstimmt – als hingebungsvoller Wächter, der ständig über die Sonne und die Erde wacht.

„Es war nicht leicht, sich zwischen den verschiedenen Namen, Sprachen und Mythen zu entscheiden, aber ‚Vigil’war meine endgültige Wahl“, erklärt Andrea Marcolongo, italienische Bestsellerautorin und eine der drei Juroren in der Jury.

„ESA Vigil ist einprägsam, aber auch pfiffig. Der Begriff veranschaulicht sofort die Ziele der Mission und verweist auf die allgemeine Idee, sich um etwas zu kümmern, auf etwas aufzupassen. Da er aus dem Lateinischen stammt, ist er außerdem etymologisch mit einer der ältesten Sprachen im Herzen Europas verwandt“.

Das Mission Patch
Das Designteam der ESA begann sofort mit der Arbeit an einem Mission Patch, das die Bedeutung von Vigil hervorheben sollte. Das Symbol eines auffliegenden, wachsamen Vogels wurde immer wieder neu in seiner Gestaltung überarbeitet.

Emmet Fletcher, Leiter des Partnerschaftsbüros der ESA, erläuterte den Grundgedanken hinter dem Mission Patch: „Bei diesem atemberaubenden Design hat das Team einen stilisierten ‚Schutzflügel‘ dargestellt, der die Erde vor der gefährlichen Strahlung der Sonne schützt. Der Scheitelpunkt des Flügels berührt die Orbitalposition von Vigil, und die wichtige Position des fünften Lagrange-Punkts in Bezug auf die Erde und die Sonne ist nachgezeichnet. Um die Darstellung abzurunden, wird der L5-Punkt durch die fünf Sterne hervorgehoben, die direkt über der blauen Erde abgebildet sind.“ Es ist gerade die Position des Flügels, der von der Seite des Sonne-Erde-Systems ausgeht, die dem Missionsteam besonders gefällt.

„Das Design des Mission Patches gefällt uns sehr gut und zeigt, wie wichtig die Geometrie für diese Mission ist“, erklärt Giuseppe Mandorlo, Leiter der ESA-Mission Vigil.

„Die Vigil-Mission wird aufgrund ihres Standorts im Weltraum einen scharfen Blick auf potenziell gefährliche Sonnenaktivitäten werfen können. Da die Sonde im fünften Lagrange-Punkt hinter der Erde herfliegt, wird sie die Sonne von der Seite sehen und ihre aktiven Regionen beobachten, bevor sie sich unserer Heimat zudreht.“

Die Jury
Ein wichtiger Schwerpunkt bei der Namenskampagne war es, eine Reihe von Menschen aus ganz Europa anzusprechen und ihnen die Möglichkeit zu geben, ihre Sichtweise auf unseren Planeten, den Weltraum und die Rolle dieser wichtigen neuen Mission zum Ausdruck zu bringen.

Um den am besten geeigneten Missionsnamen zu finden, beschloss die ESA, ein Trio von externen Juroren einzuladen, die im Namen Europas und seiner Bürgerinnen und Bürger entscheiden sollten. Die Juroren, die nicht der ESA angehören, aber Expertinnen und Experten in ihren unterschiedlichen Fachgebieten sind, wählten den Gewinnernamen aus.

Andrea Marcolongo
Andrea Marcolongo ist eine italienische Schriftstellerin und Journalistin. Sie lebt derzeit in Paris, hat an der Universität Mailand ein Studium der Klassischen Philologie absolviert und ist Autorin von „Warum Altgriechisch genial ist: Eine Liebeserklärung an die Sprache, mit der alles begann“; „Das Meer, die Liebe, der Mut aufzubrechen: Was uns die Argonautensage erzählt; „Alla fonte delle parole“, ein Handbuch zur Etymologie 99 Wörter, und „Starting from Scratch. The life-changing lesson of Aeneas“.

Rick Brink
Rick Brink stammt aus Hardenberg, einer kleinen Stadt in der niederländischen Provinz Overijssel, und wurde 2019 zum ersten Minister für Behindertenangelegenheiten des Landes gewählt. Zuvor war Rick Brink auch als Personalberater tätig und hatte verschiedene andere Positionen in der Politik inne.

Heute leitet Rick ein Beratungsunternehmen, das Unternehmen bei Fragen zu Vielfalt und Eingliederung unterstützt. In diesen Positionen setzt er sich dafür ein, die Position von Menschen in den Niederlanden zu stärken, die mit einer Behinderung leben.

„Ein neuer Name sollte immer angenehm im Mund sein. ESA Vigil ist ein solcher Name“, sagt Rick. „Er ist leicht zu merken und lässt sich leicht mit dem in Verbindung bringen, was die ESA im Rahmen ihrer Mission tun wird. Außerdem sind für mich Kürze und Prägnanz ein wichtiges Kriterium. Was mich betrifft, so ist dieser Missionsname mehr als gelungen.“

Lucie Green
Lucie ist Professorin für Physik am Mullard Space Science Laboratory des UCL, wo sie die Auswurfaktivitäten in der Sonnenatmosphäre untersucht. Lucy interessiert sich für die Frage, wie solche Eruptionen zu stürmischem Weltraumwetter auf der Erde führen, und es ist ihr ein Anliegen, ein breites Publikum für die Wissenschaft zu begeistern. Lucie ist Vorsitzende der UCL Academy, leitende Sternendeuterin bei der Society for Popular Astronomy und Autorin von „15 Million Degrees: journey to the centre of the Sun“.

„Es war fantastisch zu sehen, dass sich so viele Menschen an diesem Wettbewerb beteiligt haben und dass so viele durchdachte Namen für die Weltraumwettermission der ESA vorgeschlagen wurden“, erklärte Lucie. „Vigil hat sich jedoch besonders ausgezeichnet, da der Name die Ziele der Mission auf den Punkt bringt, die darin bestehen, ein wachsames Auge auf unsere aktive Sonne zu haben und uns vor gefährlichen Emissionen zu warnen, die auf uns zukommen.“

Ein Wort von unserem Gewinner
„Ich fühle mich zutiefst geehrt, dass die Europäische Raumfahrtorganisation den von mir vorgeschlagenen Missionsnamen Vigil für ihre bevorstehende Sonnenmission ausgewählt hat“, erklärt Francois Gosselin, Gewinner der #NameTheMission-Kampagne mit seinem Beitrag Vigil.

„Da ich in Kanada lebe, weiß ich nur zu gut, welche Auswirkungen die Sonnenaktivität auf die Erde haben kann, wie z. B. der Stromausfall in Quebec 1989, der durch eine große Sonneneruption verursacht wurde.“

„Vigil, aus dem Lateinischen „Vigilis Exceptus“, was ‚Wache‘ bedeutet, war meine Idee für diesen ESA-Missionsnamen. Der Wächter, der die Sonne auf eintretende Ereignisse beobachtet und uns alarmiert, entspricht genau dem Ziel der Mission.“

Schutz des modernen Lebens – und des Lebens selbst
Sonnenstürme können Stromnetze beschädigen, die Telekommunikation stören und die Funktionstüchtigkeit von Satelliten beeinträchtigen und damit auch die von ihnen erbrachten lebenswichtigen Dienste. Gleichzeitig schießen wir immer mehr Satelliten in die Umlaufbahn, wodurch immer mehr Trümmerteile entstehen und das Kollisionsrisiko für heutige und künftige Missionen drastisch steigt.

Satelliten haben unser Leben verändert und unseren Blick auf die Erde erweitert – aber Raumfahrzeuge und ihre Technologien, auf die sich die Moderne stützt, sind verwundbar.

Der Schutz von Weltraumressourcen steht im Mittelpunkt der ESA-Vision für die Zukunft. Zu diesem Zweck schlägt der neue Protect-„Beschleuniger“ die Entwicklung einer ‚Luftverkehrskontrolle für den Weltraum“ sowie ein Frühwarnsystem vor, mit dem wir uns auf gefährliche Sonnenaktivitäten vorbereiten können. Mehr erfahren: https://vision.esa.int/category/ambition/accelerate-the-use-of-space/ .

Über die Europäische Weltraumorganisation
Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) ist das Tor Europas zum Weltraum.
Sie ist eine 1975 gegründete zwischenstaatliche Organisation, deren Aufgabe darin besteht, europäische Raumfahrtkapazitäten zu entwickeln und sicherzustellen, dass die Investitionen in die Raumfahrt den Bürgern in Europa und weltweit zugutekommen.

Die ESA hat 22 Mitgliedstaaten: Österreich, Belgien, die Tschechische Republik, Dänemark, Estland, Finnland, Frankreich, Deutschland, Griechenland, Ungarn, Irland, Italien, Luxemburg, die Niederlande, Norwegen, Polen, Portugal, Rumänien, Spanien, Schweden, die Schweiz und das Vereinigte Königreich. Slowenien, Lettland und Litauen sind assoziierte Mitglieder.

Die ESA arbeitet förmlich mit fünf anderen EU-Mitgliedstaaten zusammen. Auch Kanada nimmt im Rahmen eines Kooperationsabkommens an bestimmten ESA-Programmen teil.

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• ESA Sonnenmission „Lagrange“ / Space weather

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Ein Beitrag von Lars-C. Depka. Quelle: Vourlidas et al.; The Solar Physics Laboratory at Goddard Space Flight Center, Greenbelt,Maryland,USA; The George Mason University, Fairfax, Virginia, USA; Lars-C. Depka. Vertont von Peter Rittinger.

Die geringe Kadenz (maximal vier Bilder/Tag durch SOHO) in Verbindung mit den mangelnden Beobachtungen der inneren Korona im Weißlicht, ließ lange Zeit keine eindeutige Klärung der Frage, ob es sich bei den Störungen um physikalische Wellenphänomene oder beispielsweise lediglich um Projektionen oder optische Verzerrungen von sich ausbreitenden CMEs handelt, zu.

Unter CME versteht man einen sogenannten Koronalen Massenauswurf (KMA, englisch Coronal Mass Ejection), also eine Sonneneruption, bei der in Folge der magnetischen Rekonnexion (d.h. der abrupten strukturellen Reversion eines Magnetfeldes) große Mengen Plasma ausgestoßen werden.

Eine nachhaltige Novellierung erfuhr dieses Kernproblem der bisherigen Sonnenbeobachtung spätestens durch die Inbetriebnahme der beiden STEREO-Sonnenbeobachtungssatelliten (Solar Terrestrial Relations Observatory). Begünstigt durch die damalige raumgeometrische Anordnung der Schwestersonden gelang mit Hilfe ihrer Koronagraphen im Frühjahr 2009 eine detaillierte Vermessung der Aktivregion (AR) 11012, aus dem sich im weiteren Verlauf des 13. Februar ein mächtiger KMA entwickelte. Die aus dieser Vermessung gewonnenen Daten erlauben erstmals eine unzweideutige Separation der KMA Strukturen von den Signaturen der Störungen der unteren Sonnenkorona (EUV-Waves).

Eine der wichtigsten Entdeckungen des Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) war wohl 1995 der Nachweis großskaliger EUV-Wellen, deren Ausbreitung über signifikante Gebiete der Sonnenscheibe nachvollzogen werden, und deren Ursprung innerhalb der verschiedenen ARs lokalisiert werden konnte. 2002 wiesen Beisencker et al. in ihrer Arbeit ihre (die der EUV-Wellen) strikte Assoziation zu den KMA nach, ihre Natur blieb jedoch nach wie vor Gegenstand nachhaltiger Diskussionen. So galten sie über einige Jahre als eine Art Pseudowelle, oder „Fußabdruck“ der assoziierten KMA.

Der Hauptgrund der über Jahre hinweg anhaltenden Kontroverse zu ihrer wahren Natur lag in der Tatsache begründet, dass EUV-Wellen dann am besten durch SOHO nachgewiesen werden konnten, wenn sich ihre Quellregionen nahe des Scheibenzentrums der Sonne befanden, da sich ihre Fortpflanzung über große Gebiete der Sonnenscheibe hinweg in einem solchen Falle gültig nachvollziehen ließ.

KMA hingegen, lassen sich am besten nahe des Scheibenrandes beobachten, da aus dieser Position heraus eine Abschätzung ihrer radialen, sowie lateralen Evolution gegeben ist. Durch den bauartbedingten „Monoblick“ SOHOs war also entweder eine Untersuchung der EUV-Wellen, oder aber der KMA durchführbar, niemals indes beide Phänomene zu gleichen Zeit.

Gleichwohl sollte sich im Februar diesen Jahres das Dilemma mittels der Aktivregion 11012 entwirren lassen, die zu jenem Zeitpunkt bei einem Ort etwa 270° solarer Länge lokalisiert werden konnte. Die vor dem Hintergrund des augenblicklich ja noch immer extrem tiefen Minimums ungewöhnlich „blanke“ Sonnenscheibe begünstigte die unzweideutige Dokumentation mehrerer mit diesem Ereignis assoziierter Merkmale.

So breiteten sich Ablenkungen der während der eruptiven Vorgänge typischen Magnetfeldbögen unter gleichzeitiger Induktion von am Rand der Sonnenscheibe gut zu beobachtender transversaler Oszillationen innerhalb koronaler Strukturen entlang der Aktivitätsregion in Nord-Südrichtung aus. Die äußersten dieser Ablenkungsstrukturen scheinen mit dem Breitenmaß der auf der Sonnenscheibe während des Vorgangs sichtbaren Welle gut verträglich, ein Befund, der nachhaltig ihre gegenseitige Assoziation nahelegt. Mittels des Extreme Ultraviolet Imager (EUVI), dessen Wellenlängen mit Temperaturdistributionen zwischen 60.000 und 2 Millionen Grad Celsius korrespondiert, gelang es darüber hinaus, die Ausbreitung der Welle durch unterschiedliche Schichten der Sonnenatmosphäre hindurch zu verfolgen.

Bei einer Expansionsgeschwindigkeit von 250 km/s erreichte der solare Tsunami – die heiße Magnet-Plasma Welle – eine vertikale Ausdehnung von annähernd 100.000 km, eine Dimension, die schon erahnen lässt, dass die Sonnenphänomene ausschließlich den Namen ihrer irdischen Vettern teilen. Der Energiefreisatz innerhalb nur einer Zehntelsekunde dieses Events entspricht dabei dem Zweimilliardenfachen des weltweiten jährlichen Energieumsatzes. Trotz der im Vergleich zur Korona wesentlich dichteren Chromosphäre konnte, sehr zur Überraschung der Beteiligten, keinerlei Abschwächung des Ausbreitungspulses des Tsunamis innerhalb der verschiedenen Atmosphärenschichten der Sonne verzeichnet werden. So hat man es hierbei mit einer sogenannten schnellen magnetohydrodynamischen Welle zu tun, die zwar keine direkte Gefahr für die Erde darstellt, über deren weitere Analyse allerdings wertvolle Hinweise über die ansonsten unzugängliche untere Sonnenatmosphäre gewonnen werden können.

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Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: ESA.

Magnetische Rekonnexion ist eine plötzliche Neuverbindung entgegengesetzter Feldlinien eines Magnetfeldes innerhalb eines Plasmas. Dabei ändert sich plötzlich die Ausrichtung des Feldes und große Energiemengen werden freigesetzt. Dieser Prozess liegt vielen Phänomenen zu Grunde, z.B. den Sonneneruptionen oder Vorgängen im Plasma eines Kernfusionsreaktors.

Als Quelle der Rekonnexion wird eine so genannte Elektronen-Diffusions-Zone vermutet. Das Verständnis der Struktur dieser Zone ist wichtig, um Rekonnexion an sich besser zu verstehen. Bisher wurden die Ausmaße der Diffussionszonen in der Magnetosphäre der Erde theoretisch auf 2 km x 10 km postuliert. Die Wahrscheinlichkeit, eine solche Zone zu finden und mit einem Satelliten zu durchfliegen, wurde als äußerst gering angesehen. Die Anwendung immer leistungsfähigerer Simluationen deutete aber auf größere Zonen hin.

Am 14. Januar 2003 durchflogen die vier CLUSTER-Satelliten eine solche Diffusionszone. Die Länge der Zone betrug 3.000 km, weit größer als jede bisherige Vorhersage. 

Die Ergebnisse der Messungen zeigen die Möglichkeit, weitere Diffusionszonen im Umfeld der Erde zu erforschen und so die realen Prozesse beobachten zu können. Neue Missionen mit einer höheren zeitlichen Auflösung, wie die von der NASA für 2014 geplante „Magnetospheric Multi-Scale Mission“ mit vier oder eine mögliche, neue ESA-Mission „Cross-Scale“ mit 12 Satelliten könnten diese höhere Auflösung liefern und damit das Verständnis der Prozesse in Magnetfeldern und Plasma erhöhen.

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Ein Beitrag von Matthias Pfeiffer. Quelle: ESA.

Dank Messungen des D-CIXS-Röntgenspektrometers hat die ESA-Sonde SMART-1 den ersten eindeutigen Kalziumfund aus dem Weltall gemacht. Die Zusammensetzung des Mondgesteins ist zwar seit den Mondflügen bekannt, aber ein solcher Fund ist von einer Raumsonde bisher noch nicht geleistet worden.

SMART-1 ist momentan damit beschäftigt seine Sensoren zu kalibrieren, während die Sonde sich auf ihrem Orbit um den Mond bewegt. Während dieser Kalibrationsphase, die den eigentlichen wissenschaftlichen Beobachtungen vorhergeht, sollen sich die Wissenschaftler mit der Handhabung und den Möglichkeiten der Sonde vertraut machen.

Obwohl man sich derzeit noch für normalen Betrieb der Sonde vorbereitet, liefert das D-CIXS-Spektroskop bereits qualitativ hochwertige Daten vom Mond. D-CXIS ist dafür gedacht, die Zusammensetzung des Mondes zu messen, wenn dieser im Röntgenspektrum „leuchtet“. Dies passiert, wenn der Mond die von der Sonne ausgesandte Röntgenstrahlung reflektiert. Dabei hinterlassen chemische Element ganz individuelle „Fingerabdrücke“. Damit kann man aus dem empfangenen Spektrum Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Materials ziehen.

Am 15. Januar 2005, kam es zwischen 7:00 und 9:00 Uhr mitteleuropäischer Zeit zu einer starken Sonneneruption, durch die das Sonnensystem mit Strahlung überflutet wurde. Genau diese Sonneneruption erlaubte es den Wissenschaftlern einen ersten genaueren Blick auf die Mondoberfläche zu werfen.

Diese reagiert auf die ankommende Sonnenstrahlung, indem sie in verschiedenen Röntgenwellenlängen „leuchtet“. Dies ermöglichte es dem D-CXIS das Vorkommen von chemischen Elementen, wie Kalzium, Aluminium, Silizium und Eisen in der Region Mare Crisium zu erkennen. „Damit ist dies der erste eindeutige Fund von Kalzium, der mittels Fernerkundung auf dem Mond gemacht wurde“, so Prof. Grande vom Rutherford Appleton Laboratory , Leiter des D-CXIS-Teams.
Damit wurde die Sonde schon fündig, obwohl man momentan noch „auf halber Kraft“ fährt. SMART-1 hat schon jetzt brandneue Erkenntnisse geliefert. Wissenschaftler sind neugierig, was die Sonde erst liefern wird, wenn sie voll im Einsatz ist. Wir können uns also auf einige neue Entdeckungen gefasst machen.

Offizielle ESA-Meldung

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Ein Beitrag von Andreas Tramposch. Quelle: New Scientist.

Eine Studie von New Scientist über die kräftigste Sonneneruption der letzten 500 Jahre zeigt, dass eine Sonneneruption ähnlicher Stärke in Zukunft Astronauten in einem schlecht geschützten Raumfahrzeug töten würde. Gleichzeitig wurde auch in der British Science Weekly ein Artikel veröffentlicht, in dem das erhöhte Risiko von Astronauten während des Fluges zum Mars aufgezeigt wurde. Falls das Raumfahrzeug nicht aus den richtigen Materialien besteht könnte die Strahlung nicht genug abgeschirmt werden und eine hohe Gefahr für die Astronauten darstellen.

Durch Sonneneruptionen werden hochenergetische Protonen durch das Sonnensystem geschossen, deren Strahlung ein ernsthaftes Gesundheitsrisiko für Astronauten darstellt. Verglichen zu den Apollo Missionen zum Mond die nur ein paar Tage dauerten, steigt die Gefahr enorm an, wenn Astronauten Monate zum Mars reisen würden. Im Januar diesen Jahres musste sich die Crew der ISS (internationale Raumstation) aufgrund einer starken Serie von Sonneneruptionen im russischen und besser abgeschirmten Modul verbarrikadieren um keinen ernsthaften gesundheitlichen Schaden zu nehmen.

Die freigewordene Strahlung der Sonneneruptionen konnten die Wissenschaftler nur in den letzten vier Jahrzehnten direkt messen. Aber Lawrence Townsend und seine Kollegen von der Universität in Tennesse errechneten die Strahlungsaktivitäten bis zu 500 Jahre zurück. Das konnten sie dadurch realisieren, dass die Sonneneruptionen ihre Spuren im Eis auf der Erde hinterlassen. So konnten Townsend und sein Team auf Grönland das Eis untersuchen und die Strahlungsaktivitäten bis zu 500 Jahre zurückrechnen. Bei der Auswertung wurde die stärkste Strahlung vor 150 Jahren festgestellt. Ein britischer Astronom hatte 1859 diese Sonneneruption gesehen und dokumentiert. Die Strahlung dieser Sonneneruption erzeugte Nitrate und Beryllium-10 in der oberen Erdatmosphäre. Diese Rückstände konnten im Eis in Grönland wieder gefunden werden. Bei der Analyse der Eisproben konnten die Wissenschaftler errechnen, dass die Erde von 20 Milliarden hochenergetischen Protonen pro Quadratzentimeter getroffen wurde, mehr als zu irgendeiner anderen Sonneneruption der letzten 500 Jahre. Die letzte starke Sonneneruption fand im August 1972 statt.

Laut New Scientist hat Townsends Team nun diese Information genutzt und die Strahlungsbelastung auf die Astronauten bei verschiedener Beschilderung des Raumfahrzeuges errechnet. Diese Studie zeigte, dass Astronauten hinter ein paar Zentimeter Aluminium, der Beschilderung wie sie bei den Raumfahrzeugen heutzutage normalerweise verwendet wird, bei starken Sonneneruptionen stark verstrahlt und sterben würden. „Aluminium ist kein gutes Schild gegen Strahlungen“, sagte Townsend. „Wir suchen nach alternativen Materialien wie Polyethylen oder Karbonschaum welcher mit Wasserstoff imprägniert wird. Eine Tragöde kann aber nur verhindert werden, wenn zukünftige Raumfahrzeuge ein anderes Material als Aluminium verwenden.“

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Ein Beitrag von Markus Arens. Quelle: Universe Today.

Wenn Voyager 1 Signale an die NASA sendet, was sie praktisch jeden Tag tut, gibt es normalerweise nicht viel zu berichten. Die Raumsonde ist etwa 14,5 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt, am Rand unseres Sonnensystems. Dort ist es ruhig, dunkel und ereignislos. Siehe auch:Voyager 1 – ein kosmischer Grenzgänger

Eine solare Druckwelle nähert sich dem Raumfahrtzeug, und „könnte jeden Moment eintreffen“, sagte Ed Stone, Projektwissenschaftler für die Voyager Mission am Jet Propulsion Laboratory (JPL).

Erinnern Sie sich an die Sonnenstürme im Oktober und November 2003? Gigantische Sonnenflecken, einige der stärksten Sonneneruptionen seit Beginn der Aufzeichnungen, durch Explosionen hervorgerufene, Milliarden Tonnen Gas enthaltene Wolken, genannt „Coronal Mass ejections“ (CMEs) wurden durch das Sonnensystem getrieben. Als die CMEs die Erde erreichten entstanden Nordlichter bis nach Süddeutschland und unser Planet erhielt einen neuen Strahlungsgürtel der über Wochen Bestand hatte. Fast ein Jahr später erzählt man immer noch darüber. Nun, der Sturm ist noch nicht vorbei. Die Wolken die die Sonne ausgespuckt hat sind durch das Sonnensystem gewandert und überholen nun die Voyager 1.

Andere Raumfahrtzeuge wurden bereits getroffen.
Am 28. Oktober 2003, fegte ein CME an der Mars Odyssey vorbei in den Mars Orbit. Intensive Strahlung machte eines der Instrumente des Raumfahrzeuges unbrauchbar, ironischerweise das „Martian Radiation Environment Experiment“ (MARIE), das für die Erforschung von Sonnenstürmen und Raumstrahlung gebaut war. In den Wochen die folgten, trafen CMEs Ulysses in der Nähe des Jupiters und Cassini auf ihrem Weg zum Saturn. Keines der Raumfahrtzeuge wurde beschädigt. Im April traf die Schockwelle endlich auf die Voyager 2.Voyager 1 und 2 sind die am weitesten entfernten Raumfahrtzeuge im Sonnensystem. Sie verließen die Erde Ende der siebziger Jahre, besuchten Jupiter und Saturn (Voyager 2 erreichte noch Saturn und Neptun) und machten sich daran das Sonnensystem zu verlassen. Bald werden sie den Rand der „Heliosphäre“ erreichen einer gewaltigen magnetischen Blase die alle neun Planeten beinhaltet. Außerhalb der Blase liegt der interstellare Raum. Innerhalb ist die Voyager immer noch in Reichweite von Sonnenstürmen.

Die Schockwelle traf die Voyager 2 mit einer Geschwindigkeit von 600 km pro Sekunde. Zum Vergleich, als die CMEs die Sonne verließen hatten sie eine Geschwindigkeit von 1500 bis 2000 Kilometern pro Sekunde, „es hat also eine deutliche Verlangsamung gegeben,“ bemerkt Stone. Der physikalische Druck war leicht, weniger als die Berührung einer Feder – das Raumfahrtzeug geriet nicht ins Schlingern, ebenso wie die Strahlung keine Probleme bereitete. Der Sturm hat sich mit der Zeit über ein so großes Volumen verteilt, das „kein Schaden angerichtet wurde“, sagte Stone.

Tatsächlich verlief die Begegnung gut. Voyager 2 maß (indirekt) die Geschwindigkeit der Welle, ebenso wie seine Zusammensetzung, Temperatur und Magnetismus. Diese Daten sind unschätzbar, sagte Stone. Kombiniert mit den Messungen von Mars Odyssey, Ulysses, Cassini und weiteren Raumfahrtzeugen zeigen Sie wie weit CMEs reichen und wie sie sich zerstreuen.

Als einziges Raumfahrtzeug bleibt nur Voyager 1 übrig. Basierend auf der Geschwindigkeit mit der die Welle Voyager 2 getroffen hat, „erwarteten wir das Zusammentreffen am 26. Juni,“ sagte Stone. „Wir warten immer noch.“ Es ist möglich das die uneinheitliche Welle Voyager 1 einfach verfehlt.

Aber sie kann nicht den Rand der Heliosphäre verfehlen. Wenn die Schockwelle dorthin kommt, sollte die Voyager 1 die Funkstörung empfangen und zur Erde senden können. Aber das ist noch nicht alles: Der Ausbruch wird den Rand der Heliosphäre um etwa 600 Millionen Kilometer nach außen schieben. Stone glaubt das sich die Ausdehnung langsam wieder zurückbilden wird. Über Monate wird die magnetische Blase der Sonne sich langsam wieder verkleinern.

Für Stone und seine Kollegen ist es eine aufregende Zeit. Nicht ganz so ereignislos alles in allem.

Der Beitrag Voyager 1 erwartet Schockwelle erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ISAS.

In den letzten Wochen hatte sich schon angedeutet, dass das Schicksal der japanischen Mars-Sonde NOZOMI (dt. „Hoffnung“) an einem seidenen Faden hing. Zu stark war die Elektronik der Raumsonde im April 2002 durch eine außergewöhnlich starke Sonneneruption beschädigt worden.

Wie die japanische Raumfahrtagentur ISAS nun in einer kurzen Pressemeldung mitteilte ist der Versuch, NOZOMI in eine Umlaufbahn um den Roten Planeten zu bringen, endgültig fehlgeschlagen. Um 12:30 Uhr (MEZ) am heutigen Tag wurde die Operation abgebrochen, nachdem der zuvor verlorengegangene Kontakt zur Raumsonde nicht rechtzeitig wieder hergestellt werden konnte. Die japanische Missionskontrolle wird in den kommenden Tagen versuchen, ein Aufschlagen von NOZOMI auf dem Mars zu verhindern. Das Risiko für ein solches Ereignis ist allerdings nur relativ gering. Da NOZOMI nicht auf dem Mars landen sollte ist die Raumsonde auch nicht entsprechend konsequent sterilisiert worden; bei einem Aufprall auf dem Mars könnten theoretisch Sporen oder Bakterien von der Erde eingeschleppt werden, was unbedingt vermieden werden soll.

NOZOMI wird nun also höchstwahrscheinlich am Mars vorbeifliegen und in eine Umlaufbahn um die Sonne einschwenken.

Damit ist die erste der vier derzeit Richtung Mars reisenden Raumsonden gescheitert. Ein schlechtes Omen sollte dies für Mars Express und Beagle 2 sowie die beiden amerikanischen Mars Exploration Rover dennoch nicht sein – NOZOMI war im Gegensatz zu diesen Raumsonden nicht erst seit sechs Monaten, sondern bereits seit über fünf Jahren unterwegs und bereits schwer angeschlagen.

Der Beitrag Mars-Mission NOZOMI gescheitert erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: NASA.

Als Folge des Sonnensturms vom 4. November waren die Sternenscanner an Bord von Spirit und Opportunity zeitweise nicht mehr in der Lage, Sternenkonstellationen für die Lagebestimmung der beiden Raumsonden zu erkennen, da die von der Sonne in das Weltall hinausgeschleuderten Wolken hochenergetischer Protonen als helle Flecken in den Aufnahmen der Scanner erschienen. Dieses Problem konnte jedoch relativ einfach gelöst werden, indem sich die Scanner vorübergehend an der Sonne orientierten; in der letzten Woche schließlich konnte wieder der reguläre Betriebsmodus aktiviert werden.

Um jedes Problem aufgrund fehlerhafter Werte in den Datenspeichern der Raumsonden, die durch die intensiven Strahlungsdosen während der extrem starken solaren Flares Ende Oktober und Anfang November hervorgerufen worden sein könnten, von vorneherein auszuschließen wurden die Bordcomputer von Spirit und Odyssey in den letzten beiden Wochen neu gestartet. „Wir haben keine Belege für Speicherprobleme, aber wir betrachteten es als angebracht die beiden Raumsonden neu zu booten, um die Integrität der Speicher sicherzustellen, wofür wir den Schlaf-Wach-Zyklus benutzt haben, den wir nach der Ankunft der Rover auf der Marsoberfläche in jeder Nacht durchzuführen planen“, so der MER-Projektmanager Peter Theisinger vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA.

Währenddessen nähern sich die beiden Mars Exploration Rover (MER) ihrem Ziel immer mehr an. Am Freitag letzter Woche hat Spirit die dritte Kurskorrektur seit dem Start erfolgreich absolviert. Während dieses Manövers wurden die Steuerdüsen für 132 Sekunden in Flugrichtung und mehrmals für insgesamt 27 Sekunden ungefähr im rechten Winkel zur Flugrichtung aktiviert. Dieses Trajectory Correction Maneuver 3 (TCM-3) erhöhte die Reisegeschwindigkeit der Raumsonde um 0,6 Meter pro Sekunde und veränderte den Ankunftspunkt um 770 Kilometer sowie die Ankunftszeit um 16,5 Minuten in Richtung der geplanten Zielwerte. Bis zur Landung im Gusev-Krater am Morgen des 4. Januar 2004 sind noch drei weitere TCMs geplant.

Am 19. November um 15:00 Uhr (MEZ) hatte Spirit bereits eine Strecke von 396,5 Millionen Kilometer zurückgelegt und noch 91,5 Millionen Kilometer bis zur Ankunft beim Mars vor sich. Der Zwillingsrover Opportunity hatte zu diesem Zeitpunkt eine Strecke von 326 Millionen Kilometer hinter sich gebracht und bis zur Landung auf dem Mars am 25. Januar noch 130 Millionen Kilometer Reisestrecke zu absolvieren.

Der Beitrag Mars Rover: Nach dem Sturm erschien zuerst auf Raumfahrer.net.