Quelle: ESA / Science & Exploration / Space Science / Smile, 19. Mai 2026

Nach dem Start und der Trennung von der Trägerrakete wurde das erste Signal von Smile um 06:48 Uhr MESZ von der ESA-Bodenstation New Norcia in Australien empfangen. Um 06:49 Uhr MESZ wurden die Solarpaneele des Raumfahrzeugs ausgefahren, sodass Smile nun Sonnenlicht sammeln kann, um seine Systeme und wissenschaftlichen Instrumente mit Energie zu versorgen. Mit dem Abschluss dieses Vorgangs war der Start erfolgreich.

„Smile“ ist ein Gemeinschaftsprojekt der ESA und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS). Es soll Aufschluss darüber geben, wie die Erde auf Partikelströme und Strahlungsausbrüche der Sonne reagiert. Dazu werden mithilfe einer Röntgenkamera die weltweit ersten Röntgenbeobachtungen des Erdmagnetfelds durchgeführt und mit einer Ultraviolettkamera die daraus resultierenden Nordlichter jeweils 45 Stunden lang ununterbrochen beobachtet.

„Wir stehen kurz davor, etwas zu erleben, was wir noch nie zuvor gesehen haben – die unsichtbare Schutzhülle der Erde in Aktion“, sagt ESA-Generaldirektor Josef Aschbacher. „Mit Smile erweitern wir die Grenzen der Wissenschaft, um Antworten auf große Fragen zu finden, die seit unserer Entdeckung vor über siebzig Jahren, dass die Erde sicher in einer riesigen magnetischen Blase liegt, ein Rätsel geblieben sind.“

Er fügt hinzu: „Die ESA und China blicken auf eine 25-jährige Zusammenarbeit zurück, die von frühen Vereinbarungen zum Datenaustausch in den 1990er Jahren bis zur gemeinsam entwickelten Smile-Mission reicht. Diese Mission ist ein Beweis für das Engagement der ESA für internationale Zusammenarbeit, die Förderung wissenschaftlicher Erkenntnisse und die friedliche Nutzung des Weltraums.“

„Smile wird Licht in die Geheimnisse des Erdmagnetfelds bringen“, sagt David Agnolon, Projektleiter für Smile bei der ESA. „Die Mission wird durch eine reibungslose Zusammenarbeit zwischen der ESA und der CAS sowie durch Beiträge von Partnern aus ganz Europa ermöglicht. Es ist das erste Mal, dass die ESA und China gemeinsam eine Mission ausgewählt, konzipiert, umgesetzt, gestartet und betrieben haben, und wir sind alle sehr gespannt auf die bedeutenden wissenschaftlichen Entdeckungen, die wir in den nächsten drei Jahren von Smile erwarten.“

Die Zeit ist gekommen

Seit fast vier Milliarden Jahren hält die Erde einen riesigen Schutzschild gegen den unerbittlichen Ansturm geladener Teilchen von der Sonne aufrecht. Dieser Sonnenwind kann alles auf seinem Weg beschädigen, besonders wenn er sich zu Sonnenstürmen aufbaut.

Der Sonnenwind würde unsere blühende grüne und blaue Erde in eine felsige, braune Ödnis verwandeln – gäbe es nicht das Magnetfeld, das tief im Inneren unseres Planeten entsteht. Dieses Magnetfeld bildet eine riesige Schutzblase um uns herum, die Magnetosphäre genannt wird.

Zum ersten Mal in der Geschichte sind wir an einem Punkt angelangt, an dem unsere wissenschaftlichen Instrumente und Technologien so weit fortgeschritten sind, dass wir genau auf den Grund gehen können, wie diese Abwehr gegen den Sonnenwind funktioniert.

Professor Carole Mundell, Wissenschaftsdirektorin der ESA, sagt: „Smile ist das neueste Mitglied der Flotte der Weltraumforschungsmissionen der ESA. Es baut auf dem bahnbrechenden wissenschaftlichen und technologischen Erbe früherer Missionen wie Cluster und XMM-Newton auf und nutzt bewährte Technologien auf neue Weise, um die magnetische Umgebung der Erde wie nie zuvor zu erforschen.“

Sie fährt fort: „Die bewährte Zusammenarbeit zwischen unseren Ingenieur- und Wissenschaftsteams in Europa und China hat globale Herausforderungen wie pandemiebedingte Reisebeschränkungen und geografisch verteilte Teams überstanden. Es ist spannend zu sehen, wie all dies heute zusammenkommt, und ich freue mich auf die neuen wissenschaftlichen Entdeckungen, die Smile liefern wird.“

Smile ist mit einer einzigartigen Instrumentenausstattung ausgestattet, die uns erstmals einen umfassenden Einblick darin geben soll, wie das Erdmagnetfeld auf die unerbittlichen Angriffe der Sonne reagiert.

Es wird die erste Mission sein, die das magnetische Schutzschild der Erde mit Röntgenaugen betrachtet, um aufzudecken, wo und wie es vom Sonnenwind getroffen wird. Diese Wechselwirkung löst Störungen aus, die von kleinen Substürmen bis hin zu großen geomagnetischen Stürmen reichen und sich durch unsere Magnetosphäre in Richtung Nord- und Südpol ausbreiten.

Dort lösen die Magnetstürme ein Lichtspektakel aus, die Aurora (das Nord- und Südlicht). Smile wird die Nordlichter mit Hilfe von Ultraviolettstrahlung 45 Stunden am Stück aufzeichnen und ist damit die erste Mission, die sie so lange beobachtet, sowie die erste seit 2008, die den gesamten Kreis der Aurora um den Nordpol im ultravioletten Licht beobachtet.

Durch den Vergleich der Röntgen- und Ultraviolettbilder werden wir in Echtzeit verfolgen können, wie die Erde auf den Ansturm des Sonnenwinds reagiert.

„Die von Smile gesammelten Daten werden uns helfen, den Planeten Erde und unser Sonnensystem als Ganzes besser zu verstehen“, sagt Philippe Escoubet, Projektwissenschaftler für Smile bei der ESA. „Und die wissenschaftlichen Erkenntnisse, die sich daraus ergeben, werden unsere Modelle der magnetischen Umgebung der Erde verbessern, was letztlich dazu beitragen könnte, die Sicherheit unserer Astronauten und Weltraumtechnologien für die kommenden Jahrzehnte zu gewährleisten.“

Vorbereitungen für die Wissenschaft

Die Vega-C-Rakete, die „Smile“ ins All beförderte, wurde ausgewählt, da sie den Anforderungen der Mission perfekt entsprach.

Géraldine Naja, Direktorin für Raumtransport bei der ESA, sagt: „Von der ersten Idee über den Start bis hin zu den Ergebnissen arbeiten Tausende von Menschen in Teams auf der ganzen Welt zusammen, um „Smile“ zu einem Erfolg zu machen. Die für einen Start erforderliche Präzisionstechnik macht jeden einzelnen Start zu einer Leistung. Herzlichen Glückwunsch an alle beteiligten Partner, die Vega-C heute zum Strahlen gebracht haben – insbesondere an Avio, das zum ersten Mal als Startdienstleister fungierte – und damit einen reibungslosen Start für Smiles wissenschaftliche Reise ermöglichten.“

Der Start ist erst der Anfang. Im Laufe des nächsten Monats wird Smile durch elf Triebwerkszündungen schrittweise an Höhe gewinnen und schließlich in eine extrem elliptische Umlaufbahn gelangen, die ihn 121.000 km über den Nordpol führt, um dort Daten zu sammeln, bevor er auf 5.000 km über den Südpol absinkt, um diese effizient an die gespannt wartenden Wissenschaftler auf der Erde zu übermitteln.

Die Datenerfassung wird im Juli ernsthaft beginnen, nachdem das Team die Ausleger ausgefahren, die Kamerabeschläge geöffnet und sich vergewissert hat, dass alles wie erwartet funktioniert.

Europäische Zusammenarbeit

Smile ist ein wahrhaft internationales Projekt, zu dem Europa einen wesentlichen Beitrag leistet.

Im Auftrag der ESA hat Airbus Defence and Space in Spanien das Nutzlastmodul von Smile gebaut. Dieser entscheidende Teil des Raumfahrzeugs beherbergt drei der vier wissenschaftlichen Instrumente der Mission – darunter die Röntgen- und Ultraviolettkameras sowie die Steuereinheit für die Instrumente und den Kommunikationskanal, über den alle wertvollen wissenschaftlichen Daten zur Erde zurückgesendet werden.

Europa war auch für die Röntgenkamera verantwortlich, das größte Instrument von Smile. Im Auftrag der ESA wurde diese Kamera in Großbritannien von der University of Leicester in Zusammenarbeit mit dem Mullard Space Science Laboratory und der Open University sowie mehreren anderen Institutionen in ganz Europa entwickelt und gebaut.

An der Entwicklung des Nutzlastmoduls und der Röntgenkamera waren Institute und Unternehmen aus 14 europäischen Ländern beteiligt, wobei das Vereinigte Königreich und Spanien die größten Beiträge leisteten.

Der finanzielle Beitrag der ESA zur Mission beläuft sich auf 130 Millionen Euro und umfasst über 25 Beschaffungsverträge mit mehr als 40 Unternehmen und Instituten. Alle ESA-Mitgliedstaaten leisten über das Wissenschaftsprogramm der Agentur einen indirekten Beitrag, wobei sich der durchschnittliche Beitrag zu Smile auf etwa 28 Cent pro Einwohner Europas beläuft.

Das Smile-Projekt hat sieben Jahre lang Hunderte von Menschen in Europa und China beschäftigt, und Hunderte von Wissenschaftlern werden in den kommenden Jahren anhand der von Smile gesammelten Daten Forschungsarbeiten durchführen.

Über Smile

Smile (Solar Wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer) ist eine gemeinsame Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS).

Smile wird mithilfe von vier wissenschaftlichen Instrumenten untersuchen, wie die Erde auf den Sonnenwind reagiert. Auf diese Weise wird Smile unser Verständnis von Sonnenstürmen, geomagnetischen Stürmen und der Weltraumwetterforschung verbessern.

Die ESA ist verantwortlich für die Bereitstellung des Nutzlastmoduls von Smile (das drei der vier wissenschaftlichen Instrumente trägt), eines der vier wissenschaftlichen Instrumente des Raumfahrzeugs (den Soft-Röntgen-Imager, SXI), die Trägerrakete sowie die Einrichtungen und Dienstleistungen für die Montage, Integration und Erprobung. Die ESA trägt zu einem zweiten wissenschaftlichen Instrument (dem Ultraviolett-Imager, UVI) sowie zum Missionsbetrieb bei, sobald Smile sich in der Umlaufbahn befindet.

CAS stellt die übrigen drei wissenschaftlichen Instrumente sowie die Raumfahrzeugplattform bereit und ist für den Betrieb des Raumfahrzeugs im Orbit verantwortlich.

Smile ist Teil des „Cosmic Vision“-Programms der ESA und leistet einen wesentlichen Beitrag zur Beantwortung der Frage: „Wie funktioniert das Sonnensystem?“

Weitere Informationen finden Sie unter: https://www.esa.int/Science_Exploration/Smile

Über Vega-C

Die europäische Vega-C-Rakete kann 2300 kg ins All befördern, beispielsweise kleine wissenschaftliche Satelliten und Erdbeobachtungssatelliten. Die 35 Meter hohe Vega-C wiegt auf der Startrampe 210 Tonnen und erreicht die Umlaufbahn mit drei feststoffgetriebenen Stufen, bevor die vierte, flüssigtreibstoffbetriebene Stufe die präzise Platzierung der Satelliten in ihre gewünschte Umlaufbahn um die Erde übernimmt.

Als Ergänzung zur Ariane-Familie, die alle Arten von Nutzlasten in ihre gewünschten Umlaufbahnen befördert, gewährleistet Vega-C, dass Europa über einen vielseitigen und unabhängigen Zugang zum Weltraum verfügt. Die ESA leitet das Vega-C-Programm und arbeitet dabei mit Avio als Hauptauftragnehmer und Konstruktionsbehörde zusammen. Bei diesem Start fungiert Avio auch als Startdienstleister.

Weitere Informationen finden Sie unter: https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Transportation/Vega/Vega-C

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• SMILE-Mission (ESA/China) auf Vega C

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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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• Weltraumwetter

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Quelle: ESA / Science & Exploration, 23. April 2026

Der ursprüngliche Starttermin wurde vorsorglich verschoben, nachdem an der Fertigungslinie einer Komponente des Vega-C-Subsystems ein technisches Problem festgestellt worden war. Sowohl „Smile“ als auch die Vega-C, die es ins All befördern wird, sind weiterhin stabil und sicher. Nach Abschluss sorgfältiger Untersuchungen des Problems haben sich alle Partner auf den 19. Mai als neuen Starttermin geeinigt.

Smile ist ein Gemeinschaftsprojekt der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS). Es wird Aufschluss darüber geben, wie die Erde auf Partikelströme und Strahlungsausbrüche der Sonne reagiert. Dazu wird eine Röntgenkamera eingesetzt, um erstmals Röntgenbeobachtungen des Erdmagnetfelds durchzuführen, sowie eine Ultraviolettkamera, um die Nordlichter 45 Stunden lang ununterbrochen zu beobachten.

Die Startvorbereitungen am europäischen Weltraumbahnhof in Französisch-Guayana schreiten gut voran. Im März wurde „Smile“ betankt, mit dem Vega-C-Raketenadapter verbunden und in die Raketenverkleidung eingebaut.

Während des Starts werden sich die vier Stufen der Vega-C nacheinander abtrennen, bevor „Smile“ nach 57 Minuten schließlich freigesetzt wird. Nach 63 Minuten werden sich die Solarpaneele von „Smile“ entfalten – ein Meilenstein, nach dem Start. Der Start wird Smile in eine erdnahe Umlaufbahn bringen. Von dort aus übernimmt das Raumfahrzeug selbst die Steuerung, um sich in seine endgültige, eiförmige Umlaufbahn zu begeben, die 121 000 km über dem Nordpol verläuft, um Daten zu sammeln, bevor es 5000 km über den Südpol kommt, um diese an die wartenden Bodenstationen zu übermitteln.

Über Smile

Smile (Solar Wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer) ist eine gemeinsame Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS).
Smile wird mithilfe von vier wissenschaftlichen Instrumenten untersuchen, wie die Erde auf den Sonnenwind reagiert. Auf diese Weise wird Smile unser Verständnis von Sonnenstürmen, geomagnetischen Stürmen und der Weltraumwetterforschung verbessern.

Die ESA ist verantwortlich für die Bereitstellung des Nutzlastmoduls von Smile (das drei der vier wissenschaftlichen Instrumente trägt), eines der vier wissenschaftlichen Instrumente des Raumfahrzeugs (den Soft-Röntgen-Imager, SXI), der Trägerrakete sowie der Einrichtungen und Dienstleistungen für die Montage, Integration und Erprobung. Die ESA leistet einen Beitrag zu einem zweiten wissenschaftlichen Instrument (dem Ultraviolett-Imager, UVI) und zum Missionsbetrieb, sobald Smile sich im Orbit befindet.

CAS stellt die übrigen drei wissenschaftlichen Instrumente sowie die Raumfahrzeugplattform bereit und ist für den Betrieb des Raumfahrzeugs im Orbit verantwortlich.

Über Vega-C
Die europäische Vega-C-Rakete kann 2300 kg ins All befördern, beispielsweise kleine wissenschaftliche Satelliten und Erdbeobachtungssatelliten. Die 35 Meter hohe Vega-C wiegt auf der Startrampe 210 Tonnen und erreicht die Umlaufbahn mit drei feststoffbetriebenen Stufen, bevor die vierte Stufe mit Flüssigtreibstoff die präzise Platzierung der Satelliten in ihre gewünschte Umlaufbahn um die Erde übernimmt. Als Ergänzung zur Ariane-Familie, die alle Arten von Nutzlasten in ihre gewünschten Umlaufbahnen befördert, gewährleistet Vega-C, dass Europa über einen vielseitigen und unabhängigen Zugang zum Weltraum verfügt. Die ESA leitet das Vega-C-Programm und arbeitet dabei mit Avio als Hauptauftragnehmer und Konstruktionsbehörde zusammen. Bei diesem Start fungiert Avio auch als Startdienstleister.

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• SMILE-Mission (ESA/China) auf Vega C

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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: MPS/Aktuelles/Nachrichten/ESA-Raumsonde Vigil soll vor Sonnenstürmen warnen, 28. November 2025

• Die ESA-Ministerratskonferenz hat den weiteren Fahrplan für die Weltraummission Vigil beschlossen. Die Raumsonde soll ab 2031 gefährliches Weltraumwetter vorhersagen.
• Vigil schaut aus bisher ungenutzter Beobachtungsposition auf die Sonne. Die Vorwarnzeit vor Sonnenstürmen verlängert sich so um bis zu fünf Tage.
• Der Photospheric Magnetic Field Imager (PMI) von Vigil wird unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung entwickelt und gebaut. Arbeiten an dem Instrument haben bereits begonnen.
• PMI liefert beinahe ununterbrochen und in Echtzeit detaillierte Karten des Magnetfeldes an der sichtbaren Sonnenoberfläche. Das ist auch für wissenschaftliche Zwecke wertvoll.

Von der Erdoberfläche oder aus Erdnähe im All schauen mehrere Teleskope und Raumsonden unentwegt auf die Sonne. Wenn sich dort eine möglicherweise gefährliche Sonneneruption zusammenbraut, merken sie es als erste – jedoch mit einer recht kurzen Vorwarnzeit von höchstens drei Tagen. Denn ebenso wie die Planeten rotiert auch die Sonne um die eigene Achse. Die Regionen, die das künftige Weltraumwetter auf der Erde bestimmen, drehen sich erst nach und nach in unser Sichtfeld; die ersten Anzeichen eines gefährlichen Sonnensturms bleiben uns so verborgen. Ein effektiveres Vorwarnsystem benötigt deshalb in erster Linie einen Perspektivenwechsel.

Die Sonne im Blick mit dem Photospheric Magnetic Field Imager der Raumsonde Vigil
Die Raumsonde Vigil wird aus einzigartiger Beobachtungsperspektive vor gefährlichem Weltraumwetter warnen. Mit an Bord: der Photospheric Magnetic Field Imager vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

Diesen soll die ESA-Sonde Vigil ermöglichen. Ihr Start ist für 2031 geplant. In einem Abstand von etwa 150 Millionen Kilometern wird die Sonde der Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne folgen. Vigil schaut so auf die Seite der Sonne, die sich der Erde erst vier bis fünf Tage später zuwendet. Der anvisierte Beobachtungsposten zählt zu den so genannten Lagrange-Punkten. Dies sind insgesamt fünf Positionen im Sonne-Erde-System, an denen eine Raumsonde im Gleichtakt mit der Erde um die Sonne kreisen kann. Der Punkt L5 wurde in der Weltraumforschung bisher noch nicht genutzt.

Vigil wird die Sonne vom Lagrange-Punkt L5 beobachten. Die Sonde folgt der Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne und hat so Regionen der Sonne im Blick, bevor sie von der Erde aus sichtbar sind. Der Lagrange-Punkt L1 ist Arbeitsplatz des altgedienten Sonnenobservatoriums Solar and Heliospheric Observatory (SOHO); vom Langrange-Punkt L2 aus blickt das James-Webb-Teleskop (JWT) ins All.

Ein Instrument und sein Vorgänger
Vier Messinstrumente werden an Bord von Vigil in verschiedene Schichten der Sonne schauen: von der Oberfläche über die innere bis in die äußere Atmosphäre. Zudem misst die Sonde mit zwei Instrumenten den Sonnenwind, der die Raumsonde an Ort und Stelle umströmt. Vigils Photospheric Magnetic Field Imager (PMI), der derzeit am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) entsteht, hat die Oberfläche der Sonne im Blick und bestimmt Stärke und Richtung des dortigen Magnetfeldes. Wenn sich das Magnetfeld stellenweise umstrukturiert und Energie freisetzt, kann das eine Sonneneruption auslösen.

Erste Anzeichen für eine drohende Sonneneruption zeigen sich oftmals schon an der Oberfläche der Sonne. Solche Hinweise wird Vigil dank PMI früher als andere Sonnenspäher erkennen.
Sami K. Solanki, MPS-Direktor und wissenschaftlicher Leiter des PMI-Teams

Vorbild für PMI ist das Instrument PHI (Photospheric and Helioseismic Imager), das seit 2020 an Bord der ESA-Raumsonde Solar Orbiter um die Sonne kreist. Auch PHI wurde unter Leitung des MPS entwickelt und gebaut. „Die Erfahrung, die wir in den vergangenen Jahren beim Bau von PHI gesammelt haben, sind für unseren Beitrag zu Vigil sehr wertvoll“, so PMI-Projektmanager Jan Staub vom MPS. Eine exakte Kopie von PHI ist das neue Instrument jedoch nicht. Anders als PHI soll PMI beinahe in Echtzeit und im Dauerbetrieb die Grundlage für Weltraumwettervorhersagen liefern.

Der Einsatz für Weltraumwettervorhersagen stellt höchste Anforderungen an die Verlässlichkeit unseres Instruments.
Jan Staub, PMI-Projektmanager

Wissenschaftliche Anwendungen
Der ununterbrochene Datenstrom aus einzigartiger Perspektive ist nicht nur zur Vorhersage von Sonnenstürmen, sondern auch unter Forschenden gefragt. Besonders in Zusammenarbeit mit anderen Raumsonden ergeben sich neue Möglichkeiten:

• Ansichten der Sonnenrückseite:
  Durch Methoden der Helioseismologie könnte Vigil seinen Wissensvorsprung noch weiter vergrößern. Schallwellen durchlaufen die Sonne und verbinden so ihre erdabgewandte und ihre erdzugewandte Seite. Da sich solche Wellen unter dem Einfluss starker Magnetfelder schneller ausbreiten, ist es möglich, durch Beobachtungen der Schallwellen an der erdzugewandten Sonnenoberfläche auf Regionen hoher magnetischer Aktivität auf der Rückseite der Sonne zu schließen. Große und komplexe aktive Regionen sind oftmals potentielle Ausgangsorte zukünftiger Sonneneruptionen. „Vigils Perspektive vom Lagrange-Punkt L5 wird es uns erlauben, aktive Regionen auf der Rückseite der Sonne mit verbesserter Genauigkeit und Verlässlichkeit aufzuspüren“, so Laurent Gizon, Geschäftsführender Direktor des MPS.
• Magnetfeldmessungen:
  Das Magnetfeld der Sonne ist Motor vieler Prozesse auf unserem Stern – und Schlüssel zu seinem Verständnis. Doch bisher lässt sich nur die Magnetfeldkomponente in Blickrichtung eindeutig und routinemäßig messen. Für Abhilfe kann ein Stereo-Blick auf die Sonne aus zwei Perspektiven sorgen. So lässt sich auch die Magnetfeldkomponente senkrecht zur Blickrichtung zweifelsfrei bestimmen, wie Forschende des MPS bereits zeigen konnten. Dafür werteten sie gleichzeitig aufgenommene Daten der ESA-Raumsonde Solar Orbiter und der erdnahen NASA-Raumsonde Solar Dynamics Observatory (SDO) aus. Durch Vigil werden solche Daten erstmals ständig zur Verfügung stehen.
• Helligkeit von Sonnenfackeln:
  Um die Gesamthelligkeit der Sonne und ihre Schwankungen einzuschätzen, sind neben den dunklen Sonnenflecken auch Sonnenfackeln von maßgeblicher Bedeutung. Das sind besonders helle Gebiete auf der Sonnenoberfläche mit hohen magnetischen Feldstärken. Entscheidende Eigenschaften von Sonnenfackeln lassen sich nur unzureichend messen, wenn sie von der Erde aus betrachtet am Rand der Sonne liegen. „Mit einer Seitenansicht auf diese Regionen können wir die Magnetfelder der Fackeln besser bestimmen und mehr über ihre Helligkeit erfahren“, erklärt Kinga Albert vom MPS, die entsprechende Studien mit Daten der ESA-Raumsonde Solar Orbiter und SDO durchgeführt hat.

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• ESA Sonnenmission Vigil (früher Lagrange)

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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: MPS/Aktuelles/Nachrichten/Pressemitteilung/Im Feuerwerk der Sonne, 15. Januar 2026

• Den Auftakt macht MPS-Direktor Prof. Dr. Sami K. Solanki am 12. Februar 2026. Sein Vortrag „Die eruptive Sonne und ihr Einfluss auf die Erde“ bietet einen einführenden Überblick über die Aktivität der Sonne. Es geht um Eruptionen und Strahlungsausbrüche, den schwankenden Aktivitätszyklus unseres Sterns, ihren aktuellen Zustand und die Frage, was uns der Blick auf ferne Sterne über gewaltige Sonnenausbrüche, so genannte Superflares, lehren kann.
• Weniger explosiv als Sonneneruptionen, aber ebenso faszinierend ist der Sonnenwind: der stetige, nie ganz abreißende Teilchenstrom von der Sonne, der zum Teil mit Überschallgeschwindigkeiten bis an den Rand des Sonnensystems jagt. Unter dem Titel „Unsichtbar und doch zu messen: Wie der Wind von der Sonne ihre Umgebung prägt“ berichtet Prof. Dr. Hardi Peter am 12. März 2026 vom Einfluss des ständigen Sonnenteilchenbeschusses auf die Erde.
• Den wohl malerischsten Auswirkungen der Sonnenaktivität, den Polarlichtern, wendet sich Prof. Dr. Yasuhito Narita von der TU-Braunschweig am 2. April 2026 zu. In seinem Vortrag „Polarlichter: Faszination und aktuelle Forschung“ erklärt er, wie die Leuchterscheinungen am Himmel entstehen und welche Erkenntnisse Forschende daraus gewinnen können.
• Um gefährliche Auswirkungen der Sonnenaktivität geht es am 16. April 2026. In seinem Vortrag „Gefahren von Weltraumwetter für unsere moderne Infrastruktur“ berichtet Dr. Volker Bothmer vom Institut für Astrophysik und Geophysik der Universität Göttingen von den Problemen, zu denen heftige Sonnenstürme auf der Erde führen können.
• Auf eine Reise in die weite Vergangenheit unseres Sterns entführt Dr. Natalie Krivova vom MPS mit ihrem Vortrag „Wenn die Sonne tobt: Auf den Spuren der stärksten Sonnenstürme des Holozäns“ am 7. Mai 2026. Um zu verstehen, zu welchem Verhalten die Sonne prinzipiell fähig ist, blickt die Forscherin zurück auf die Epoche der Nacheiszeit. Gibt es Hinweise auf starke Sonnenstürme? Wie häufig kamen sie vor? Und wie lassen sie sich nach Jahrhunderten und Jahrtausenden aufspüren?
• Um Zukunftsmusik geht es im letzten Vortrag der Reihe: Mission Vigil – Weltraumwettervorhersage aus einzigartiger Perspektive. 2031 startet die ESA-Raumsonde Vigil ins All. Aus seitlicher Beobachtungsposition wird der Sonnenspäher eher als erdnahe und erdgebundene Teleskope erkennen können, wenn sich auf der Sonne gefährliches Weltraumwetter zusammenbraut. Eines der wissenschaftlichen Instrumente der Mission entsteht derzeit am MPS. Am 21. Mai 2026 gibt Dr. Johann Hirzberger vom MPS einen Überblick.

Die Vorträge finden jeweils um 19 Uhr im Auditorium des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung statt. Die Teilnahme ist kostenlos. Eine Reservierung ist nicht erforderlich.

Hinweis zum Parken: Das MPS liegt am Nordcampus der Uni Göttingen und bietet so viele Parkmöglichkeiten. Einige öffentliche Parkplätze finden sich rechts neben dem Haupteingang des Instituts. Weitere Parkplätze gibt es am nahegelegen Friedrich-Hund-Platz zwischen den Fakultäten für Chemie und Physik.

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• Vortragsreihe 2026 am MPS, Göttingen

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Quelle: ESA 22. Mai 2024.

22. Mai 2024 – Das französisch-deutsche Raumfahrtunternehmen Exploration Company und das französisch-italienische Unternehmen Thales Alenia Space in Italien haben Aufträge für die Entwicklung von Frachtrückkehrdiensten für niedrige Erdumlaufbahnen erhalten. Die Frachtfahrzeuge sollen bis 2030 Versorgungsgüter an die Internationale Raumstation liefern und könnten für alle künftigen Raumstationen eingesetzt oder möglicherweise modifiziert werden, um die Besatzung ins All zu schicken. Der Beschluss kommt nur sechs Monate nach dem Start eines Wettbewerbs zur Förderung der Kommerzialisierung der Raumfahrt durch die ESA auf der Ministerratstagung 2023 in Sevilla. Das Ergebnis zeigt, wie ESA zur Stärkung, Diversifizierung und Erweiterung der europäischen Raumfahrtindustrie beiträgt und damit die Wettbewerbsfähigkeit Europas erhöht.

Darüber hinaus haben 12 Nationen die Zero Debris Charta unterzeichnet – eine weltweit führende Anstrengung, bis 2030 Weltraumschrott neutral zu machen, die ebenfalls auf dem Sevilla-Gipfel angekündigt wurde. Es ist das erste Mal, dass Länder auf nationaler Ebene unterzeichnen, Europa als führendes Land im Bereich der sauberen Raumfahrt stärken und gleichzeitig die internationale Akzeptanz der Charta unter Beweis stellen. Österreich, Belgien, Zypern, Estland, Deutschland, Litauen, Polen, Portugal, Rumänien, die Slowakei, Schweden und das Vereinigte Königreich haben sich alle zur Einhaltung der Charta verpflichtet.

Mehr als 100 Organisationen haben versprochen, sich in den kommenden Monaten auch dem von der Raumfahrt-Gemeinschaft geleiteten Unterfangen anzuschließen. Neben 12 Ländern unterzeichnete auch die Europäische Weltraumorganisation ESA als Internationale Organisation (IGO) die Zero Debris Charter (Deutsch: „Null Weltraumrückstände Charta“)

Die Nachhaltigkeit des Weltraums wird durch die neue Vigil-Mission der ESA weiter verbessert, die lebenswichtige Infrastrukturen auf der Erde und im Weltraum schützen wird, indem sie Frühwarnungen vor einfallenden Sonnenstürmen liefert. Seit dem Gipfel in Sevilla hat die ESA mit Airbus UK einen Vertrag über den Bau des Raumfahrzeugs unterzeichnet, dessen Start für 2031 geplant ist. Durch die Beobachtung der Sonne aus ihrem Blickwinkel fern der Erde wird das Raumfahrzeug potenziell gefährliche solare Aktivitäten erkennen, bevor sie vom Boden aus gesehen werden kann– und diese Informationen nahezu in Echtzeit zur Erde weiterleiten. Die Vorabwarnung vor eingehenden Sonnenstürmen verschafft mehr Zeit für den Schutz wichtiger terrestrischer Stromnetze sowie von Raumfahrzeugen in der Umlaufbahn, von denen alle modernen Gesellschaften und Wirtschaften abhängen.

Josef Aschbacher, Generaldirektor der ESA, sagte: „Heute hat die ESA ihre Führungsrolle in der Raumfahrt für Europa und die europäischen Bürger:innen weiter unter Beweis gestellt. Die Unterzeichnung der Verträge über Frachtrückkehrdienste im niedrigen Erdorbit zeigt, wie sich die ESA modernisiert hat, um den Anforderungen der nächsten Ära der Raumfahrtwirtschaft gerecht zu werden. Die Unterzeichnung der Zero Debris Charta durch zehn europäische Nationen zeigt, dass die ESA bei der Schaffung konkreter, nützlicher und attraktiver Normen für die Weltraumnachhaltigkeit, die die Grundlage für europäische oder gar globale Regelungen und Gesetzgebung bilden werden, weltweit führend ist. Währenddessen wird die Vigil-Mission weiter zur Nachhaltigkeit im All beitragen.“

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• ESA

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Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 14. Mai 2024.

14. Mai 2024 – Es ist dunkel geworden, auf einem Campingplatz in der Fränkischen Schweiz herrscht unter sternklarem Himmel reger Abspühlbetrieb, entfernt gerät ein Gaskocher ins Straucheln. Auf den Wiesen, umgeben von sanften Hügeln und schroffen Felsen, tummeln sich hunderte beleuchtete Zelte. Dieses Farbenmeer ist man im Trubachtal bereits gewohnt, denn hier liegt das Basecamp der fränkischen Sportkletterei. Die Atmosphäre nimmt auf einem Mal eine Wendung, inmitten eines aufgeregten Stimmgewirrs stehen Menschen instinktiv auf und scannen die Umgebung, andere deuten entschlossen in den Himmel. Über den bewaldeten Hügeln im Norden ist ein rötliches Wabern zu erkennen, als glühe der Himmel, nicht wenige vermuten einen Waldbrand. Von einer kleinen Gruppe am Rande ertönt ein tiefes Raunen, sie haben eine Spiegelreflexkamera auf den Himmel gerichtet und ein pink-rotes Farbenmeer mit vielen Nuancen und Farbverläufen eingefangen, das sich in senkrechten Streifen über den gesamten nördlichen Horizont zieht.

Ein geomagnetischer Sturm höchster Stufe
Das Maximum eines geomagnetischen Sturms der höchsten Stufe G5 ereignete sich am Samstag, den 11. Mai 2024. Das Space Weather Prediction Center der National Oceanic and Atmospheric Administration veröffentlichte um 13:28 Uhr Mitteleuropäischer Zeit eine Eilmeldung zu diesem außergewöhnlichen Ereignis. Hervorgerufen durch eine Serie von Massenausbrüchen auf der Sonne haben sich Pakete geladener Teilchen schon wenige Tage zuvor auf den Weg zur Erde gemacht und trafen am 11. Mai mit voller Wucht deren Magnetosphäre. Die Folge waren Polarlichter, die sogar in Süddeutschland mit bloßem Auge zu sehen waren. Energieversorger hatten alle Hände voll zu tun, um das Stromnetz stabil zu halten, und auch die Starlink-Flotte war dem Ereignis fast schutzlos ausgeliefert.

„Es braucht einen wirklich starken Sonnensturm, damit man auch in Süddeutschland Polarlichter sieht.“
Ist die Sonne besonders aktiv, bläst sie geladene Teilchen in heftigen Schüben ins All, teils auch in Richtung der Erde. Das Erdmagnetfeld wirkt wie ein Schutzschild gegen dieses Bombardement, denn Magnetfelder beeinflussen nach den Gesetzen der Elektrodynamik die Bewegung solcher Teilchen. Genauer: Das Erdmagnetfeld fängt die Teilchen ein und wird durch den Druck des Ladungsstroms auch mal ordentlich gequetscht. An den Polen führen die Feldlinien des bipolaren Magnetfeldes das Teilchenplasma in tiefe Atmosphärenschichten. Trifft es dort auf Sauerstoffmoleküle, regt es diese ab einer Entfernung von etwa 100 Kilometern über dem Erdboden zum Leuchten an, meist in der vom menschlichen Auge gut wahrnehmbaren grünlichen Farbe. „In niedrigeren geographischen Breiten schützt das Erdmagnetfeld stärker“, sagt Sami Solanki. Er ist Direktor am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung und leitet die Abteilung Physik der Sonne und der Heliosphäre. „Es braucht schon einen wirklich starken Sonnensturm, damit man auch in Süddeutschland Polarlichter sieht.“ Südlich des Nordpols gelangen die geladenen Teilchen nur bis in die oberen Schichten der Atmosphäre, mehr als 300 Kilometer über dem Grund. Dort ist die Sauerstoffdichte geringer, weshalb der angeregte Sauerstoff nicht grünlich, sondern rötlich leuchtet. Trifft ein extremer geomagnetischer Sturm wie am 11. Mai 2024 auf die Erde, mischen sich grüne und rote Aurorae zu einem Farbspektakel mit vielen Abstufungen, darunter auch Pink.

„Dass uns etwas treffen wird, war abzusehen. Dass es so heftig sein würde, konnte man nicht genau vorhergesagen“, sagt Sami Solanki. Zahlreiche Observatorien beobachten die Sonne und ihre Aktivität pausenlos. Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) etwa betreibt mit dem Space Weather Service Network eine Wettervorhersage für das Sonnensystem. Wenn sich auf der Sonne etwas zusammenbraut, sieht man das auf Fotos der Sonnenoberfläche. Wer die Sonnenoberfläche mit einem speziellen Sonnenteleskop beobachtet (bitte nie ohne fachkundige Anleitung auf die Sonne schauen), hat im Schnitt alle elf Jahre gute Chancen, vermehrt Sonnenflecken zu entdecken. „Je mehr Sonnenflecken sich tummeln und je komplexer die Region aufgebaut ist, desto aktiver ist sie“, sagt Solanki.

Peitschenhiebe in Richtung Erde
Spezielle Instrumente sehen noch mehr: Über den Sonnenflecken strömt hell leuchtendes Plasma aus, macht einen weiten Bogen und verschwindet in der Nähe wieder in der Sonne. Hinter den Schleifen und Bögen verbirgt sich das Magnetfeld der Sonne. Auch hier gilt: Das Plasma der Sonne, also Protonen, Elektronen und andere elektrisch geladene Atome, bewegt sich vornehmlich entlang der Magnetfelder. „Es ist, als wäre das Magnetfeld im Plasma der Sonne eingefroren“, sagt Sami Solanki. Das Magnetfeld der Sonne spielt eine Schlüsselrolle bei der Entstehung der Polarlichter: „Es ist viel komplexer und dynamischer als das Magnetfeld der Erde.“ Die Sonne rotiert und mit ihr das Plasma in ihrem Inneren, als hätte man ein Goldfischglas einmal kräftig umgerührt. Die Magnetfelder, die so entstehen, wickeln sich durch die Rotation des Plasmaballs regelrecht auf – ein Wirrwarr an Feldlinien, die sich vor allem über Sonnenflecken auch mal kreuzen. Dabei kommt es auch zu magnetischen Kurzschlüssen, die einen Schwall geladener und magnetisierter Teilchen ins All schleudern. Die magnetischen Pakete, die hier buchstäblich geschnürt wurden, erreichen Geschwindigkeiten von Hunderten bis Tausenden Kilometern pro Sekunde, das sind mehrere Millionen Kilometer pro Stunde. Solche Auswürfe nennt man auch Coronal Mass Ejections, sie erreichen die Erde je nach Geschwindigkeit innerhalb eines Tages oder weniger Tage. „Das macht eine genaue Vorhersage schwer“, so Solanki. Unklar ist auch, wie viele Teilchen ein Ausbruch tatsächlich mit sich bringt.

Letzte Gewissheit liefern den Weltraum-Wetterdiensten Satelliten, die sich ständig auf der Achse zwischen Erde und Sonne aufhalten. Sie vermessen den Sonnenwind im Detail. Vom Zeitpunkt der Messung an dauert es 15 bis 60 Minuten bis der magnetische Teilchensturm auf die Erdatmosphäre peitscht. Daher gibt es Vorhersagen für Polarlichter meist nur etwa 30 Minuten im Voraus. Ein Richtwert für einen nahenden Weltraum-Sturm ist auch der sogenannte Kp-Index. Je höher dieser Wert, desto stärker ist das Erdmagnetfeld gestört und desto höher ist auch die Wahrscheinlichkeit für Polarlichter. Schon am 10. Mai 2024 beobachtete das Space Weather Network der ESA, wie der Kp-Wert steil nach oben schoss. Überraschend war, dass der Kp-Index Werte von 7 und mehr erreichte und dass das Bombardement zwei bis drei Tage anhielt. Grund dafür war eine höchst aktive Region auf der Sonne, die wenige Tage zuvor eine ganze Serie von Auswürfen in Richtung Erde abgestoßen hat. Dass diese im Erdmagnetfeld gar einen geomagnetischen Sturm der Klasse G5 auslösten, könnte daran gelegen haben, dass sie nicht wie so oft nacheinander eintrafen, sondern nach einer wahren Aufholjagd fast gleichzeitig und mit geballter Wucht ins Ziel rauschten.

Werden wir weiterhin Polarlichter sehen?
Ob man Polarlichter zu Gesicht bekommt oder nicht, hängt von vielen Faktoren ab und ist – wie so oft in der Natur – ein Spiel der Wahrscheinlichkeiten. „Trifft ein Teilchenstrom die Erde am Vormittag, ist es eher unwahrscheinlich, Nachts noch etwas zu sehen“, so Solanki. Auch hänge das atmosphärische Leuchtphänomen stark davon ab, wie das mitgeführte Magnetfeld des Sonnenwinds zu dem der Erde ausgerichtet ist. Eine aktive Sonne sei übrigens keine Garantie für eine Aurora Borealis, so Solanki. „Im Gegenteil: Es kann auch bei niedriger Sonnenaktivität einen starken Ausbruch geben. Es ist also schwer abzusehen, ob und wie stark die Erde in den nächsten Wochen oder Monaten getroffen werden wird und ob Polarlichter in Deutschland nochmal zu sehen sein werden.“ Die Aktivität der Sonne folgt im Durchschnitt einem 11-Jahres Zyklus. Dieser ist aber alles andere als in Stein gemeißelt, in Wahrheit folgt alle 9 bis 13 Jahre ein Maximum auf das nächste. So könnte das Aktivitätsmaximum mit dem geomagnetischen Sturm Mitte Mai bereits überschritten worden sein oder noch folgen. Ein gelegentlicher Blick auf die Vorhersageportale lohnt sich: Das sogenannte Polarlichtoval zeigt an, wo man bei einer sternklaren Nacht Glück haben könnte. Und manchmal zieht sich die Wahrscheinlichkeitsverteilung vom Polarkreis bis weit nach Süden. „Deutschland erstreckt sich Hunderte Kilometer von Nord nach Süd, insofern hat man an der Nordsee häufiger Glück als in Bayern“, sagt Sami Solanki.

Nah am Blackout vorbeigeschrammt
Polarlichter sind ein Schauspiel mit Gänsehautgarantie, keine Frage. Sie machen aber auch eine Bedrohung sichtbar, die schnell verheerende Auswirkungen auf unseren Alltag haben kann. Eine Studie der Europäischen Weltraumorganisation beziffert den sozioökonomischen Schaden, den ein einzelnes, fatales Weltraumwetterereignis in Europa anrichten kann, auf rund 15 Milliarden Euro. Als die Erde zuletzt 2003 von einem derart extremen Sonnensturm getroffen wurde, brachen in Schweden Teile des Stromnetzes zusammen. Nach den gleichen Regeln der Elektrodynamik, nach denen das Erdmagnetfeld durcheinander gerät, wenn eine Ladungswolke von der Sonne darüber hereinbricht, kann das sich verändernde Magnetfeld wiederum den Elektronen in Stromtrassen auf der Erde zusätzlichen Schwung verleihen. Solche induzierten Stromspitzen sind in der Lage, Transformatoren zu beschädigen und ein Stromnetz lahmzulegen. Dieser Effekt steht in keinem Verhältnis zu und ist viel stärker als gelegentliche Unregelmäßigkeiten in der Stromversorgung durch erneuerbare Energien.

Auch Satelliten geraten bei einem solchen Ereignis unter Stress. Neben der empfindlichen Technik an Bord, die durch beschleunigte Sonnenteilchen beschädigt werden kann, heizen Sonnenstürme die Erdatmosphäre auf, die sich dadurch nach oben ausdehnt. Ein Satellit in einer niedrigen Umlaufbahn wird dann durch die erhöhte Reibung mit den Luftteilchen regelrecht ausgebremst. Ein schwächerer Sonnensturm brachte auf diese Weise im Jahr 2022 gleich 44 Starlink-Satelliten zum Absturz. Während die Starlink-Flotte den Sturm am 11. Mai 2024 unbeschadet überstand, brachte der Teilchenwind auch die Ionosphäre durcheinander, die die kurzwelligen Funksignale zwischen GPS-Satelliten und Empfänger durchqueren müssen. Dies führte bisweilen zu Ungenauigkeiten bei der GPS-Ortung. Dass der außergewöhnlich starke Sturm der Sonne so wenig Schaden angerichtet hat, liegt zum einen daran, dass Energieversorger Stromnetze zunehmend resilient gestalten, zum anderen an der Qualität der Vorhersagen. Diese helfen also nicht nur denjenigen, die Polarlichter sehen wollen, sondern dienen auch der allgemeinen Sicherheit.

Während des nächtlichen Treibens auf dem Zeltplatz in der Fränkischen Schweiz machen inzwischen Posts in den sozialen Medien die Runde, die versichern, dass das Leuchten auch in weit entfernten Städten zu sehen ist. Die Option eines herannahenden Waldbrandes ist also vom Tisch. Lediglich die Navigation zum Kletterfelsen per GPS wird sich am nächsten Morgen noch als schwierig erweisen. Was bleibt, ist eine seltene Gelegenheit zum kollektiven Staunen und Wundern. Das Gemurmel wird sich noch bis tief in die Nacht ziehen. Die einen werden erzählen, wie sie selbst einmal Polarlichter im hohen Norden bestaunt haben, die anderen freuen sich wie die Kinder und mit den Kindern, die einmal länger wach bleiben dürfen.

Hintergrundinformationen und FAQ
Was ist der Unterschied zwischen einem geomagnetischen Sturm und einem Strahlungssturm?
Bei einem Strahlungssturm werden geladene Teilchen, also Elektronen oder Protonen, auf besonders hohe Geschwindigkeiten beschleunigt. Die Ursache dafür sind magnetische Ausbrüche auf der Sonne, die auch Massenauswürfe zur Folge haben. Strahlungsstürme werden von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) in S-Klassen eingeordnet (S1 bis S5).

Ein geomagnetischen Sturm führt ebenfalls geladene Teilchen mit sich, diese sind in einem massiven Plasmapaket magnetisch eingeschlossen, welches das Erdmagnetfeld beim Auftreffen stört. Diese Art der Stürme sind die Folge von Coronalen Massenauswürfen der Sonne und werden von der NOAA in G-Klassen eingeordnet (G1 bis G5).

Wie schützen sich Astronautinnen und Astronauten vor Sonnenstürmen?
Stark beschleunigte Teilchen sind eine besondere Gefahr für Astronautinnen und Astronauten, die sich jenseits des schützenden Erdmagnetfelds aufhalten. Diese Teilchen dringen tief in menschliches Gewebe ein und können etwa die DNA schädigen. Laut der NASA bestand beim Sonnensturm vom Mai 2024 keine direkte Gefahr für die Crew der Internationalen Raumstation. Hier handelte es sich um einen extremen geomagnetischen Sturm aber nur um einen moderaten Strahlungssturm der Klasse S1-S2. Im Extremfall gibt es speziell abgeschirmte Bereiche auf der Raumstation, die einen gewissen Schutz bieten. Strahlungsausbrüche der Sonne sind auch eine große Herausforderung für zukünftige bewohnte Stationen auf dem Mond oder dem Mars. Es gibt Vorschläge, wonach langfristig bewohnte Siedlungen etwa unter der Marsoberfläche Schutz finden könnten.

Wie verändert sich die Sonnenaktivität?
Die Sonne verändert ihre Aktivität durchschnittlich in einem 11-Jahres Zyklus. Auf ein Maximum folgt in 9 bis 13 Jahren ein weiteres Maximum. Ein Maß für eine erhöhte Sonnenaktivität sind dabei die Sonnenflecken: Zählt man sie und trägt die Anzahl über die Zeit auf, ergibt sich ein ganz ähnlicher, zyklischer Verlauf wie bei der Strahlungsintensität der Sonne.

Was ist die Ursache für den 11-Jahres Zyklus?
Der Zyklus hat direkt etwas mit dem sich ständig verändernden Magnetfeld der Sonne zu tun. Dieses hat, ähnlich wie die Erde, eine dipolartige Struktur und entsteht durch die Ströme des heißen Plasmas, die im Inneren der Sonne auf und absteigen und sich wie ein Dynamo mit der Rotation der Sonne im Kreis drehen. Alle 9 bis 13 Jahre polt sich dieses Feld vollständig um.

Warum sich das Magnetfeld umpolt, ist nicht abschließend geklärt. Plausibel aber erscheint dieses Szenario: Die geladenen Teilchen im Sonnenplasma und das Magnetfeld der Sonne können sich nicht gegeneinander bewegen. „Das Plasma ist im Magnetfeld eingefroren“, so beschreibt es Sami Solanki. Die Sonne ist kein starrer Körper, sondern ein Gasball, der durch seine eigene Schwerkraft zusammenhält. Hier rotiert der Äquator schneller um die Sonnenachse als die Polregionen. „Diese differentielle Rotation führt dazu, dass sich das ursprünglich dipolartige Magnetfeld aufgewickelt“, so Solanki weiter. Das Magnetfeld der Sonne verwandelt sich so in fünf bis sechs Jahren von einem Dipol in ein sogenanntes toroidal-dominiertes Magnetfeld. Beim weiteren Umschwenken hin zu einem Dipolfeld umgekehrter Polarität, könnte laut Solanki die Corioliskraft eine Rolle spielen.

Das Aktivitätsmaximum der Sonne fällt genau in den Zeitraum, in dem sich ihr Magnetfeld aufwickelt. Diese Umbruchphase ist gezeichnet durch turbulente Feldkomponenten und sich dynamisch überlagernde Feldlinien. Wenn sich diese einschnüren, entstehen magnetische Kurzschlüsse. Dabei wird so viel Energie freigesetzt, dass das Plasma mit samt des abgeschnürten Magnetfelds ins Weltall spratzt.

Verändert sich auch die Wärmeeinstrahlung der Sonne?
Ohne das wärmende Licht der Sonne, wäre es auf der Erde mit etwa -19 Grad Celsius sehr kalt. Der natürliche Treibhauseffekt speichert dabei insbesondere den wärmenden Infrarotanteil des Sonnenspektrums unter der Glocke der Atmosphäre. Der von der Internationalen Astronomischen Union festgelegte Richtwert für die pro Quadratmeter eingebrachte Sonnenleistung beträgt aktuell 1361 Watt pro Quadratmeter. Auch dieser Wert unterliegt dem 11-Jahres-Zyklus. Er schwankt aber nur um etwa ein Watt pro Quadratmeter zwischen maximaler und minimaler Sonnenaktivität. Unter dem Strich heizt sich die Erde dadurch weder dauerhaft auf noch kühlt sie sich dauerhaft ab.

Dem gegenüber steht der menschengemachte Treibhauseffekt, hervorgerufen etwa durch CO₂ oder Methan (CH₄). Alle menschengemachten Treibhausgase zusammen heizen die Erde um ganze drei Watt pro Quadratmeter auf. Und da die Treibhausgase nicht rückläufig sind (im Gegenteil), bedeutet das eine kontinuierliche Aufheizung. Die 11-Jahres Schwankung der Sonnenaktivität spielt bei der Klimaerwärmung also keine Rolle. Bemerkenswert ist die kurze Zeitskala innerhalb der die Energiebilanz der Erde durch den Menschen verändert wurde.

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• Himmelsschauspiel

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Quelle: Stadt Osnabrück 8. Mai 2024.

8. Mai 2024 – Die Sonne erzeugt immer wieder heftige „Stürme“ im Weltall, deren Auswirkungen auch auf der Erde spürbar sind. Besonders Funkamateure sind davon betroffen, aber die Sonnenaktivität hat auch Auswirkungen auf die Raumfahrt, erzeugt atmosphärische Erscheinungen wie Polarlichter und beeinträchtigt schlimmstenfalls sogar unsere Energieversorgung. Doch wie entstehen diese „Unwetter“ im sonst leeren Weltraum? Wie enträtseln Wissenschaftler und Ingenieure die Geheimnisse der Sonne?

Dr. Andreas Vogel studierte Physik und Geographie. Er leitet das Olbers-Planetarium in Bremen, ist seit 2015 Vizepräsident der Gesellschaft deutschsprachiger Planetarien e.V. und ein Experte für die Navigation anhand der Gestirne.

Der Vortrag findet im Tagungsraum „unter.Bau“ des Museums am Schölerberg statt. Der Eintritt kostet 6,50 Euro regulär oder 3,50 Euro ermäßigt. Studierende der Universität und Hochschule Osnabrück haben freien Eintritt. Anmeldung telefonisch unter 0541 323-7000 oder per E-Mail an info(at)museum-am-schoelerberg.de.

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• Terminvorschau auf Veranstaltungen

Der Beitrag Vortrag in Osnabrück: Sonnenstürme und Weltraumwetter erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Bayerischer Rundfunk 4. April 2024.

4. April 2024 – Verantwortlich für das Weltraumwetter ist die Sonne: Sie schickt uns neben Licht und Wärme auch Sonnenwind und sogar Sturm. Wie etwa im September 1859, als eine Wolke aus geladenen Teilchen mit über 2.000 Kilometern pro Sekunde auf die Erde zuraste und sie traf. Dieser extreme Sonnensturm – das sogenannte Carrington-Ereignis – führte seinerzeit zu einer Störung des Telegrafennetzes. Was aber würde ein solches Ereignis angesichts unserer vernetzten Technologien heute anrichten? Käme es überall zu Blackouts? Und sind wir auf ein extremes Weltraumwetterereignis überhaupt vorbereitet?

Vorhersagen können wir Sonnenstürme jedenfalls noch nicht. Denn obwohl die Sonne der einzige Stern ist, den wir im Detail untersuchen können, gibt sie uns noch immer jede Menge Rätsel auf. Und darum untersuchen gerade zwei Sonden, die ʺParker Solar Probeʺ der NASA und die ESA-Raumsonde ʺSolar Orbiterʺ, die Sonne aus nächster Nähe.

Über diese Themen und darüber, warum wir für eine richtige Weltraumwettervorhersage eine weitere Sonnenmission brauchen, spricht Sibylle Anderl mit Melanie Heil, der Koordinatorin der Weltraumwettermission der ESA.

Die Sendung wird ausgestrahlt am Sonntag, 7. April 2024, um 19.00 Uhr in ARD alpha und ist schon ab Samstag, 6. April 2024, auf ardalpha.de und in der ARD Mediathek verfügbar.

Weitere Sendetermine:
Sonntag, 5. Mai 2024, 19.00 Uhr
Sonntag, 2. Juni 2024, 19.00 Uhr

Zum Magazin ʺSpace Night scienceʺ:
Was gibt es Neues aus dem Universum? Welche Auswirkungen haben die Ergebnisse der Weltraumforschung auf die Zukunft der Menschheit? Im Magazin ʺSpace Night scienceʺ in ARD alpha präsentiert die Astrophysikerin und Wissenschaftsjournalistin Dr. Sibylle Anderl jeden ersten Sonntag im Monat um 19.00 Uhr spannende Fakten und Neuigkeiten aus unserem Sonnensystem, der Milchstraße oder fernen Galaxien. Die Folgen stehen 24 Monate in der ARD Mediathek zur Verfügung.

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Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 7. Dezember 2023.

7. Dezember 2023 – Vor 151 Jahren traf ein gewaltiger Sonnensturm auf die Erde: Am 4. Februar 1872 meldeten Telegrafenämter in vielen Teilen der Welt stundenlange Störungen und Ausfälle; Polarlichter waren selbst in Indien, Sudan und in der Karibik zu sehen. In der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal legt eine Gruppe von 22 Wissenschaftler*innen, die von der Universität Nagoya in Japan geleitet wurde und zu der ein Forscher des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen gehört, jetzt die bisher umfassendste Untersuchung des ungewöhnlichen Ereignisses vor. Dafür werteten die Forscher*innen eine Vielzahl historischer Aufzeichnungen, Messungen und Dokumente aus Europa, Asien, Afrika, den USA und Australien aus – darunter auch bisher unbekannte Quellen. Wie die Studie zeigt, gehört der Sonnensturm von 1872 zu den drei heftigsten, die jemals direkt beobachtet wurden. Zudem konnte das Team erstmals die Region auf der Sonne identifizieren, die den Sturm ausgelöst hatte. Dies kann helfen zu verstehen, wie solch gewaltige Sonnenstürme entstehen und wie sie sich ankündigen.

In heftigen Eruptionen schleudert die Sonne immer wieder Strahlung und hochenergetische, geladene Teilchen ins All. Breiten sich diese in Richtung der Erde aus und treffen auf das irdische Magnetfeld, spricht man von einem Sonnensturm. Kleinere Stürme machen sich durch bunt leuchtende Polarlichter in hohen Breiten bemerkbar; stärkere Exemplare können in der Atmosphäre und zum Teil sogar in Bodennähe so starke elektrische Ströme induzieren, dass Funkübertragungen beeinträchtigt und Transformatoren zerstört werden. Berühmtestes Beispiel ist das so genannte Carrington-Ereignis von 1859. Als Folge des stärksten bisher bekannten Sonnensturms brach in weiten Teilen Nordeuropas und Nordamerikas das Telegrafennetzwerk zusammen; Polarlichter waren sogar in Rom, Mexiko und Kuba zu sehen.

Forschende gehen davon aus, dass ein ähnlich starker Sonnensturm heutzutage deutlich weitreichendere Konsequenzen hätte – nicht zuletzt, weil die heutige Infrastruktur empfindlich von Satelliten abhängt, die ebenfalls in Mitleidenschaft gezogen werden können. Umso drängender ist das Anliegen, heftige Ereignisse dieser Art vorhersagen zu können. „Extrem starke Sonnenstürme treten nur sehr, sehr selten auf“, erklärt MPS-Wissenschaftler Dr. Theodosios Chatzistgeros, Koautor der aktuellen Studie. „Grundsätzlich ist das natürlich gut, es erschwert aber die Erforschung dieser Ereignisse“, fügt er hinzu. Um Gesetzmäßigkeiten zu erkennen, bleibt Wissenschaftler*innen deshalb nur der Blick in die Vergangenheit.

Etwa auf den Sonnensturm vom 4. Februar 1872. Ähnlich wie beim Carrington-Ereignis waren auch 13 Jahre später Polarlichter in ungewöhnlich niedrigen Breiten zu sehen: Ein rotes, blaues oder violettes Leuchten, gleißend helle Streifen und weitere Lichterscheinungen zeigten sich Aufzeichnungen zur Folge etwa am Himmel über dem heutigen Mumbai (Indien), über Khartum (Sudan) und über der Karibik. Auch von weitreichenden Störungen des Telegraphenbetriebs wird berichtet. In der aktuellen Studie tragen Forscher*innen bereits bekannte sowie neu entdeckte Quellen zusammen und werten sie aus. Dabei blicken sie nicht nur auf die außergewöhnlichen Vorgänge, die sich am 4. Februar 1872 auf der Erde entfalteten, sondern schauen auch auf die Vorgänge auf der Sonne in den Tagen davor.

Regelmäßige Zeichnungen der Sonne
An mehreren Observatorien wie etwa in den italienischen Städten Rom, Palermo und Moncalieri gehörten im späten 19. Jahrhundert regelmäßige Sonnenbeobachtungen zum wissenschaftlichen Alltag. Die Astronomen waren vertraut mit dem etwa elfjährigen Sonnenfleckenzyklus, zeichneten Anzahl, Größe, Form und Anordnung der dunklen Gebiete auf der Sonnenoberfläche sorgsam auf und konnten zum Teil auch Eruptionen beobachten. Ihre Skizzen und Einträge lieferten den Autor*innen der aktuellen Studie entscheidende Informationen. So fertigte etwa der Jesuitenpater Angelo Secchi, Leiter der Vatikansternwarte, in den Tagen vor dem Sonnensturm detaillierte Handzeichnungen der Sonnenflecke an.

„Heute wissen wir, dass Sonnenflecken mit starken Magnetfeldern an der sichtbaren Oberfläche der Sonne einhergehen. Oftmals sind sie Ausgangspunkt von Sonneneruptionen“, erklärt Chatzistergos. Die Zeichnungen Secchis und weiterer Zeitgenossen aus den letzten Januar- und ersten Februartagen 1872 zeigen einen sprunghaften Anstieg der Anzahl der Sonnenflecken. Die Autor*innen der aktuellen Studie konnten eine Gruppe von Sonnenflecken identifizieren, die den Sonnensturm ausgelöst haben müssen. Zeit und Ort ihres Auftretens passen genau. Dabei mutet die Ansammlung dunkler Flecken zunächst eher unspektakulär an: Weder ihre Gesamtgröße noch die Abmessungen der einzelnen Flecken ist außergewöhnlich. Allerdings folgt die Anordnung der Flecken innerhalb der Gruppe nicht den typischen Gesetzmäßigkeiten. Die Magnetfeldarchitektur, auf die diese Anordnung hinweise, habe das Potential eine große Menge an Energie freizusetzen, so Chatzistergos.

Polarlichter bis zu den Tropen
Die Folgen des Ausbruchs zeigten sich auf der Erde schon bald. Am 4. Februar 1872 verkündeten Routinemessungen des Erdmagnetfeldes unter anderem aus Greenwich (England), Tiflis (Georgien) und Mumbai (Indien) das Einsetzen des Sturms. Die Daten erlauben es den Forschern einzugrenzen, wie stark der Sturm das Erdmagnetfeld abgeschwächt haben muss. Beinah noch eindrucksvoller sind die zahlreichen Sichtungen von Polarlichtern. Das Forscherteam wertete Berichte in Zeitungen, Chroniken und wissenschaftlichen Zeitschriften aus, sowie Zeichnungen, Tage- und Schiffslogbucheinträge aus Asien, Europa, Afrika, Australien und Amerika. Einige dieser Quellen waren zuvor nicht bekannt gewesen. Die äquatornächsten Polarlichtsichtungen stammen demnach aus dem karibischen Tobago, nur 11 Breitengrade nördlich des Äquators.

Insgesamt entsteht so ein umfassendes Bild des Extrem-Sonnensturms: Neben dem Carrington-Ereignis von 1859 und einem weiteren Sturm von 1921 zählt der Sonnensturm von 1872 demnach zu den drei heftigsten bisher bekannten Ereignissen. Seit Beginn des Weltraumzeitalters ist kein so starker Sturm mehr aufgetreten.

Sonnenaktivität nimmt zu
Aktuell durchläuft die Sonne ihren so genannten 25. Sonnenzyklus und nähert sich ihrem nächsten Maximum an, das sie in etwa im Laufe des nächsten Jahres erreichen dürfte. Die damit verbundenen häufigeren und stärkeren Sonnenstürme haben sich in den vergangenen Wochen auch in Deutschland und sogar in Teilen Südeuropas bemerkbar gemacht: Die kürzlich aufgetretenen Polarlichter waren sogar in Teilen von Griechenland und Italien zu sehen. Dennoch sind extreme Sonnenstürme wie das Carrington-Ereignis und der Sturm von 1972 eher seltene Phänomene – selbst in Zeiten zunehmender Sonnenaktivität. Weitere Forschung zu vergangenen Sonnenstürmen ist notwendig, um solche Ereignisse in Zukunft besser zu verstehen.

Originalveröffentlichung
Hisashi Hayakawa et al.:
The Extreme Space Weather Event of 1872 February: Sunspots, Magnetic Disturbance, and Auroral Displays,
The Astrophysical Journal, 959 23, Dezember 2023
dx.doi.org/10.3847/1538-4357/acc6cc
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acc6cc
pdf: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acc6cc/pdf

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• Sonnenstürme

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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: Universität Bayreuth 23. Juni 2023.

Um „Von Funkverbindungen durch Sonnenstürme und geheimnisvolle Codes“ geht es bei der zweiten KinderUni-Vorlesung in diesem Jahr. Am Mittwoch, 28. Juni 2023, wird der Wirtschaftsmathematiker Prof. Dr. Sascha Kurz unter anderem die Frage beantworten, wie man einen Mars-Rover durch Sonnenstürme steuern kann oder wie geheimnisvolle Codes Fehler in Nachrichten erkennen.

Professor*innen der Universität Bayreuth haben für die KinderUni Vorträge speziell für Kinder zwischen 7 und 12 Jahren konzipiert, die alles andere als langweilig sind. Mit vielen Experimenten und Mitmachkomponenten bringen sie den Kindern wissenschaftliche Themen näher und vermitteln Wissen auf hohem Niveau. Sie wollen die Begeisterung der Kinder für wissenschaftliche Themen wecken – am 28. Juni beispielsweise für Wirtschaftsmathematik, das Fachgebiet von Prof. Dr. Sascha Kurz.

Eltern müssen bei der KinderUni draußen bleiben. Für sie gibt es ein nicht weniger interessantes Begleitprogramm. Ab 17.20 Uhr wird Prof. Dr. Stefan Schafföner, Keramische Werkstoffe, im Nachbargebäude Naturwissenschaften I, Hörsaal H 13, für Eltern einen Vortrag halten. Sein Thema: „Ein Knoten in der Keramik – geht diese nicht kaputt?“. Alternativ gibt es noch eine Elternführung. Prof. Dr. Hans Keppler wird durch die Hochdrucklabore des Bayerischen Geoinstituts führen. Seiner Führung hat er den Titel „Ein Blick ins tiefe Erdinnere“ gegeben.

Datum/Zeit/Ort:
Mittwoch, 28. Juni 2023, von 17.15 bis 18.00 Uhr.
Audimax, Universität Bayreuth

Weitere Infos und Programm:
https://www.uni-bayreuth.de/kinderuni

Anfahrt, Anmeldung und Eintritt:
Der Eintritt zur KinderUni ist frei, eine Anmeldung ist nicht erforderlich. Die Busfahrt zur KinderUni ist kostenlos. Als Fahrkarte gilt der Flyer der KinderUni.

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Quelle: Universität Bayreuth 8. Mai 2023.

8. Mai 2023 – Die Kinder haben an die 3.000 Stimmen vergeben und ihre vier Wunschthemen ausgewählt: Diesmal wird es bei der KinderUni um Hexenkessel, Sonnenstürme, Sport ist Mord? und aufräumende Roboter gehen.

Die KinderUni richtet sich an Schüler*innen der 2. bis 6. Jahrgangsstufe aller Schularten. Start ist am 21. Juni 2023. An der Universität Bayreuth hat die KinderUni Tradition: Schon seit 2007 findet sie statt, stets mit actionreichen Vorträgen und einer großen Themenauswahl. Die KinderUni will die Neugierde von Kindern aufgreifen und ihnen Wissen auf hohem Niveau mit Freude vermitteln, die Begeisterung der Kinder für wissenschaftliche Fragestellungen wecken, einen neuen Bildungsort für Kinder in der Region erschließen und allen Kindern Zugang zu außerschulischer Bildung ermöglichen.

Datum/Zeit/Ort: 21. Juni, 28. Juni, 5. Juli, 12. Juli, 17.15 – 18.00 Uhr, Audimax, Campus der Uni Bayreuth. Der Eintritt ist frei, eine Anmeldung ist nicht erforderlich. Eltern müssen jedoch draußen bleiben, für sie gibt es ein attraktives Begleitprogramm.

Das sind die ausgewählten Vorträge der KinderUni 2023:

Termin: 21. Juni 2023, 17.15 Uhr
Kinder-Vortrag: Chemische Experimente aus dem kleinsten Hexenkessel der Welt
Prof. Dr. Anna Schenk, Physikalische Chemie
Mit spannenden Experimenten tauchen wir ein in die Welt von winzig kleinen Nano-Teilchen mit verrückten Eigenschaften. Zwar sind diese „Zwergen“-Teilchen für das menschliche Auge unsichtbar, doch begegnen sie uns im Alltag überall. Wir werden in unserem „Hexenkessel“ Nano-Teilchen selbst herstellen und Gold in allen Farben erstrahlen lassen. Außerdem wollen wir die winzigen Teilchen sichtbar machen und die geheimnisvollen Kräfte ergründen, die im Nano-Kosmos wirken.

Termin: 28. Juni 2023, 17.15 Uhr
Kinder-Vortrag: Von Funkverbindungen durch Sonnenstürme und geheimnisvollen Codes
Prof. Dr. Sascha Kurz, Wirtschaftsmathematik
Wie kann man einen Mars-Rover steuern, wenn Sonnenstürme die Funkverbindung stören? Wie können Astronauten über tausende Kilometer Entfernung mit der Erde sprechen? Warum kann man eine CD noch hören, auch wenn kleine Kratzer darauf sind? Was „liest“ der Scanner an der Supermarktkasse eigentlich? Ihr werdet sehen, wie geheimnisvolle Codes und ein bisschen Mathe helfen können, Fehler in Nachrichten zu erkennen bzw. sogar zu korrigieren.

Termin: 5. Juli 2023, 17.15 Uhr
Kinder-Vortrag: Sport ist Mord? Wie sich Bewegung auf deinen Körper auswirkt
Prof. Dr. Othmar Moser, Exercise Physiology and Metabolism
In diesem Vortrag werden wir besprechen, warum Menschen, die regelmäßig Sport machen, nicht früher sterben, sondern im Gegenteil, länger leben. Zugleich werden wir diskutieren, ob es bald eine Tablette geben kann, die den Sport ersetzen wird nach dem Motto: ich schaue fern und bewege mich nicht, nehme eine Tablette und mein Körper „glaubt“ Sport zu treiben.

Termin: 12. Juli 2023, 17.15 Uhr
Kinder-Vortrag: Nie wieder aufräumen! – Robbie macht´s
Prof. Dr. Nicola Bilstein, Marketing & Dienstleistungsmanagement
Sollte ein Roboter dein Zimmer aufräumen? Wie kannst du entscheiden, ob er das gut gemacht hat? Was passiert, wenn der Roboter einen Fehler macht? Wann ist Zimmeraufräumen eine Dienstleistung und warum bist du in deinem Alltag ständig von Dienstleistungen umgeben, zum Beispiel wenn du mit dem Bus zur Schule fährst, per Handy mit Freunden telefonierst, bei TikTok postest oder zum Arzt gehst?

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