Quelle: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) 17. September 2024.

17. September 2024 – Wie fühlt es sich an, bei einer Mission zur Grenze zwischen Erde und Weltall mitzuarbeiten? „Ziemlich cool“, sagt Hannes Ebeling. „Wir sind schließlich eines von lediglich neun europäischen Teams, die diese Chance bekommen haben. Das hat uns schon riesig gefreut.“

„Wir“ – das ist ein Grüppchen von zehn angehenden Physikerinnen und Physikern der Abteilung für Extraterrestrische Physik der CAU, das sich vor einem Jahr für die Teilnahme am sogenannten BEXUS-Projekt beworben hat. Das Akronym steht für „Balloon Experiments for University Students“, und dieser Name ist Programm: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die schwedische Raumfahrtbehörde SNSA geben darin Studierenden die Möglichkeit, ein wissenschaftliches Experiment an Bord eines Ballons in die Stratosphäre zu schicken.

Strahlungs-Detektor überzeugte die Jury
„Man reicht dazu zunächst seinen Vorschlag ein und stellt ihn ein paar Wochen später bei einer Konferenz vor“, sagt Ebeling, der das Projekt zusammen mit seiner Kommilitonin Ava Pohley geleitet hat. „Wir wollten einen Detektor bauen, mit dem sich kosmische Strahlung analysieren lässt. Diese entsteht beispielsweise bei der Explosion von Sternen und kann Satelliten oder Raumsonden schädigen; daher ist es wichtig, ihre Intensität und Zusammensetzung zu kennen. Uns ist es gelungen, die Jurorinnen und Juroren von unserem Vorhaben zu überzeugen.“

Doch noch existierte die Idee lediglich auf dem Papier. Die Umsetzung in die Praxis war ziemlich fordernd: In regelmäßigen Abständen musste das Team sogenannte Reviews durchlaufen. Darin stellte es einem Gremium von BEXUS-Expertinnen und -Experten den aktuellen Stand seines Experiments vor. „Dabei kamen dann wie bei einem wirklichen Raumfahrt-Projekt immer wieder Verbesserungsvorschläge, die wir umsetzen mussten“, erklärt Ava Pohley.

Das Ergebnis der vielen hundert Stunden Arbeit sieht auf den ersten Blick unspektakulär aus: eine weiße Kiste, aus der einige Kabel heraushängen. Doch die Box hat es im wahrsten Sinne des Wortes in sich: Sie enthält eine ganze Reihe verschiedener Sensoren. Kernstück ist aber der sogenannte Cherenkov-Detektor. Er besteht aus einem quaderförmigen Aerogel-Block. Das Aerogel ist transparent und besteht zu mehr als 99 % aus Luft. Es ist also unglaublich leicht und fragil.

Aerogel hilft, schwere von leichten Teilchen zu unterscheiden
Die Lichtgeschwindigkeit in diesem schwammartigen Feststoff liegt nicht wie in Vakuum bei 300.000, sondern bei 286.000 Kilometern pro Sekunde. „Wir nutzen diese Eigenschaft aus, um herauszufinden, aus welchen Teilchen die kosmische Strahlung in der Stratosphäre besteht“, sagt Pohley.

Grundlage dafür ist ein Effekt, der bereits 1934 vom russischen Physiker Pavel Cherenkov entdeckt wurde: Wenn geladene Teilchen sich in bestimmten Medien schneller als das Licht fortbewegen, erzeugen sie dabei selbst Licht. Die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit lässt sich nicht überschreiten, die in einem Aerogel dagegen schon. „Je leichter ein Teilchen ist, desto weniger Energie benötigt es, um sich darin schneller als mit der dort gültigen Lichtgeschwindigkeit fortzubewegen“, erklärt Hannes Ebeling.

Dieser Zusammenhang lässt sich nutzen, um schwere Teilchen in der kosmischen Strahlung – beispielsweise Protonen oder Helium-Kerne – von den deutlich leichteren Elektronen zu unterscheiden. „Und das ist es, was wir mit unserem Cherenkov-Detektor tun“, sagt der Sprecher der CAU-Gruppe, die ihr Messinstrument auf den Namen „CHAOS“ (Cherenkov Atmospheric Observation System) getauft hat.

Start für Anfang Oktober geplant
Ob sich die ganze Mühe gelohnt hat, wird sich Anfang Oktober im schwedischen Kiruna zeigen. Am 1. Oktober oder den Tagen danach (der genaue Zeitpunkt hängt vom Wetter ab) wird der Cherenkov-Detektor made in Kiel von dort an Bord eines Forschungs-Ballons in die Stratosphäre aufsteigen, zusammen mit den Experimenten von drei anderen Gruppen (die restlichen fünf Experimente werden bei einem zweiten Flug transportiert). Verläuft alles nach Plan, hat der Ballon nach 1,5 Stunden seine Zielhöhe von rund 26 Kilometern erreicht. Die Messungen werden mehrere Stunden dauern. Nach Landung des Ballons werden die Experimente an Bord ausgewertet.

Ein Teil des CAU-Teams reist bereits am 27. September in die nördlichste Stadt Schwedens, um dort alles vorzubereiten. Der Rest kommt am 1. Oktober nach. „Normalerweise werden solche kompakten Cherenkov-Detektoren nicht für die Messung kosmischer Strahlung in der Atmosphäre eingesetzt“, betont Ava Pohley. „Wir wollen demonstrieren, dass sich dieses Messprinzip sehr gut auch für diesen Zweck nutzen lässt.“

Text: Frank Luerweg

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• Raumfahrtbezogene Ausbildung / studentischer Satellitenbau

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Quelle: TROPOS 20. Dezember 2022.

20. Dezember 2022 – Künftige Windsatelliten sollten die vertikale Auflösung erhöhen, um besser die Schwerewellen in den Tropen zu berücksichtigen, schreibt das Team aus Forschenden des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS), der Europäischen Weltraumagentur (ESA), des Europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage (ECMWF), der Universität Hamburg und des Google-Unternehmens Loon. Die Studie ist jetzt im Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society erschienen.

Die Qualität von Numerischen Wettermodellen und damit der Wettervorhersage hängt stark von den zur Verfügung stehenden Daten ab. In den letzten Jahrzehnten wurde deshalb ein globales Beobachtungssystem aufgebaut, das auch Windprofile durch Wetterballons, Flugzeugdaten oder Windprofiler-Radarsysteme enthält. Diese Daten stammen jedoch größtenteils aus der dicht besiedelten Nordhemisphäre. In der Südhemisphäre, über den Ozeanen und vor allem in den Tropen ist das Messnetz dagegen immer noch deutlich dünner.

Ein großer Schritt hin zu flächendeckenden Winddaten war deshalb der Start des ersten Wind-Satelliten Aeolus der Europäischen Weltraumagentur (ESA) am 22. August 2018. Dieser neuartige Satellit hat mit dem Atmospheric Laser Doppler Instrument (ALADIN) einen starken Laser an Bord. ALADIN ist das erste Doppler-Wind-Lidar im Weltraum, das Profile der horizontalen Windgeschwindigkeit von der Erdoberfläche oder vom Oberrand dicker Wolken bis zu einer Höhe von etwa 30 km auf globaler Ebene liefert. Dazu sendet der Satellit beim Umlauf um die Erde kurze ultraviolette Laserimpulse aus. Ein kleiner Teil dieser Lichtpulse wird von Luftmolekülen, Aerosolen und Wolken zurück zum Satelliten gestreut und dort im Detektor gesammelt und verarbeitet. Für eine Umrundung der Erde benötigt Aeolus 90 Minuten, innerhalb einer Woche erfasst der Satellit so Winddaten um die ganze Erde. Diese Daten werden von Wettervorhersagezentren aus der ganzen Welt assimiliert, um ihre Vorhersagen zu verbessern. Da es bisher keine vergleichbaren Satellitenmissionen gab, werden die Daten besonders kritisch überprüft und mit anderen Windmessungen verglichen.

Eine jetzt veröffentlichte Studie nutzte zum Vergleich Daten von 229 Stratosphärenballons des Loon-Projekts zwischen Juli 2019 und Dezember 2020 aus dem tropischen Lateinamerika, Atlantischem Ozean, Afrika und Indischem Ozean. Loon war ein kommerzielles Projekt, das abgelegene Regionen mit einem Internetzugang über Heliumballons in der Stratosphäre versorgt hatte. Die Ballons mit einem Durchmesser von etwa 12 Metern fungierten dabei als schwebende Mobilfunkstation in Höhen von 16 bis 20 Kilometern über dem Erdboden. Damit das Netz funktioniert, mussten sie die Windrichtung durch Ändern der Höhe automatisch korrigieren. Dadurch entstand ein umfangreicher Datensatz zu den Windgeschwindigkeiten in diesen Atmosphärenschichten, welcher einen Teil der Lücke an Winddaten in dieser Höhe im globalen Beobachtungssystem schließt. Das Loon-Projekt wurde 2021 aus wirtschaftlichen Gründen eingestellt, für die Atmosphärenforschung jedoch bleibt ein höchst interessanter Datensatz zurück.

„Unsere Analyse bestätigt, dass der Satellit Aeolus in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre nahezu fehlerfreie Windmessungen liefert. Das aktuelle Wettermodell des ECWMF unterschätzt dagegen die Windgeschwindigkeit dort systematisch um ca. 1 Meter pro Sekunde, was durch die Daten von Aeolus und Loon nachgewiesen werden konnte. Diese Ergebnisse sind wichtig, um dynamische Prozesse in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre besser zu verstehen und um die Wettermodelle weiter zu verbessern“, unterstreicht Dr. Sebastian Bley vom TROPOS, der für die Studie bei der ESA im italienischen Frascati gearbeitet hat. Eine weitere Empfehlung der Forschenden ist es, mehr vertikale Messungen durchzuführen, um mehr Windinformationen in den atmosphärischen Schichten liefern zu können. Das könnte die Genauigkeit kommender Windsatelliten weiter verbessern. Neben der Windgeschwindigkeit liefert Aeolus auch Informationen über Aerosole und Wolken, allerdings nur über einen Teil des zurückgestreuten Lichts. „Wir hoffen, dass von künftigen Windmissionen auch die Depolarisation gemessen werden kann, also die Drehung des Lichts bei Reflexion. Das wäre ein Meilenstein, weil der Satellit dann auch mehr Informationen über Aerosole liefern könnte“, erklärt Bley.

Aeolus wurde als Explorer-Mission mit einer erwarteten Lebenszeit von 3 Jahren entwickelt, um die Technologie eines Doppler-Wind-Lidars im All zu testen. Die Erwartungen wurden jedoch übertroffen, Aeolus liefert nun seit bereits über 4 Jahren wertvolle Daten. Die Winddaten werden inzwischen in den Wettervorhersagen von mehreren Wetterdiensten in ganz Europa wie z.B. dem Deutschen Wetterdienst (DWD) genutzt und konnten durch ihren positiven Einfluss auf die Wettervorhersagequalität überzeugen. Das weitere Vorgehen für die Nachfolgemission Aeolus-2 wurde kürzlich auf der ESA-Ministerkonferenz beschlossen und wird von ESA und EUMETSAT gemeinsam entwickelt.

Im September hatten Forschende aus den USA probehalber Aeolus-Daten in das Hurrikane-Modell (HWRF) der US-Wetter- und Ozeanografiebehörde NOAA integriert, um tropische Stürme besser vorherzusagen. Ihr Fazit: Die Nutzung von Aeolus-Winddaten sei dort am wirksamsten, wo es keine Aufklärungsflüge in die Hurrikane gibt und könnte deshalb die größten positiven Auswirkungen auf die Vorhersage tropischer Wirbelstürme im Pazifik und im Indischen Ozean haben.

Mit diesen beiden neuen Studien aus den Tropen steigen die Chancen, dass Aeolus-Daten auch außerhalb von Europa genutzt werden und eine Nachfolgemission die Wettervorhersagen verbessern könnte.

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• ADM-Aeolus (Atmospheric Dynamics Mission – ESA Earth Explorer) auf VEGA

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Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 12. Juli 2022.

12. Juli 2022 – Nach der vorzeitigen Landung des ballongetragenen Sonnenobservatoriums Sunrise III am vergangen Sonntagmorgen, 10. Juli, haben Teammitglieder die Landestelle erreicht und die wissenschaftliche Nutzlast des Observatoriums weitestgehend unversehrt vorgefunden. Nach aktuellen Erkenntnissen musste der Flug wenige Stunden nach dem Start beendet werden, weil sich das mitgeführte Sonnenteleskop, das Herzstück von Sunrise III, nicht auf die Sonne ausrichten ließ. Die Ursache wird derzeit untersucht. Für einen Start des Observatoriums im nächsten Jahr oder später werden derzeit alle Optionen geprüft.

Bereits seit Anfang April dieses Jahres hatte das internationale Sunrise III-Team auf der Ballon- und Raketenbasis Esrange Space Center nahe der nordschwedischen Kleinstadt Kiruna unweit des Polarkreises das sechs Meter hohe Sonnenobservatorium auf seinen Stratosphärenflug vorbereitet. Sunrise III ist mit einem Teleskop, drei wissenschaftlichen Instrumenten und einem System zur Bildstabilisierung ausgerüstet und soll Messdaten aus einer mehr als 2000 Kilometer dicken Schicht der Sonne, die von knapp unter ihrer sichtbaren Oberfläche bis in die obere Chromosphäre reicht, aufnehmen. Wegen der aktuellen, weltweiten Logistikprobleme hatte sich der frühstmögliche Starttermin zunächst um einige Wochen in den Juni hinein verschoben. Danach verzögerte ungeeignetes Wetter den Missionsbeginn. Ein erster Startversuch am Samstag, 9. Juli, musste wegen drohenden Regens abgesagt werden.

Die zweite Startgelegenheit am frühen Morgen des 10. Juli konnte Sunrise III nutzen: Um 3.44 Uhr (MESZ) hob das Sonnenobservatorium ab. Bereits um 9.05 Uhr (MESZ) musste der Flug jedoch beendet werden. Das Teleskop ließ sich nicht auf die Sonne ausrichten, so dass das Aufnehmen von Messdaten unmöglich war.

Das Observatorium landete sicher auf unbewohntem, schwedischem Gebiet nicht weit der Grenze zu Norwegen. Die Mitglieder des Sunrise III-Teams, die die Landestelle in der Zwischenzeit erreicht haben, konnten keine gravierenden Schäden am Teleskop sowie an den wissenschaftlichen Instrumenten feststellen. Auch die Gondel hat die Landung gut überstanden. „Sunrise III ist offenbar wohlbehalten und aufrecht stehend niedergegangen“, berichtet Sunrise III-Projektleiter Prof. Dr. Sami K. Solanki, Direktor am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen.

In den nächsten Wochen soll das Observatorium zunächst zurück zur Ballon- und Raketenbasis Esrange Space Center gebracht werden. Von dort könnte es dann den Heimweg nach Göttingen antreten, wo genauere Untersuchungen erfolgen. Das Team wird dann prüfen, wie und unter welchen Bedingungen Sunrise III im nächsten Jahr oder später seinen Forschungsflug in der Stratosphäre erneut antreten kann.

Das ballongetragene Sonnenobservatorium Sunrise III ist eine Mission des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS, Deutschland) und des Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins Universität (APL, USA). Sunrise III blickt mit Hilfe eines 1-Meter-Teleskops, dreier wissenschaftlicher Instrumente und eines Systems zur Bildstabilisierung aus der Stratosphäre auf die Sonne. Maßgeblich Mitwirkende an der Mission sind ein spanisches Konsortium, das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ, Japan), und das Leibniz-Institut für Sonnenphysik (KIS, Deutschland). Das spanische Konsortium wird geleitet vom Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA, Spanien) und besteht zudem aus dem Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), der Universitat de València (UV), der Universidad Politécnica de Madrid (UPM) und dem Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Weitere Partner sind das Wallop’s Flight Facility Balloon Program Office (WFF-BPO) der NASA und die Swedish Space Corporation (SSC). Sunrise III wird unterstützt von der Max-Planck-Förderstiftung, der NASA im Rahmen des Grants #80NSSC18K0934, dem spanischen Grant FEDER/AEI/MCIU (RTI2018-096886-C5) und des „Center of Excellence Severo Ochoa“ Preises für IAA-CISC (SEV-2017-0709) sowie dem ISAS/JAXA Small Mission-of-Opportunity program und JSPS KAKENHI JP18H05234.

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• SUNRISE – Sonnenobservatorium am Ballon

Der Beitrag MPS: Sunrise III wohlbehalten aufgefunden erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 4. Juli 2022.

4. Juli 2022 – Die abenteuerliche Forschungsreise des ballongetragenen Sonnenobservatoriums Sunrise III könnte in den nächsten Tagen beginnen. Heute am frühen Morgen fand auf der Raketen- und Ballonbasis Esrange Space Center im nordschwedischen Kiruna der so genannte compatability test, eine Art Generalprobe, statt. Dafür hat das Sonnenobservatorium die große Halle, in der die Vorbereitungen der letzten Monate stattgefunden haben, verlassen, seine endgültige Flugkonfiguration erhalten und am Boden bewiesen, dass alle Systeme unter Flugbedingungen reibungslos funktionieren. Wenn das Wetter es zulässt, könnte Sunrise III nun in den nächsten Tagen abheben. Das Startfenster dafür ist allerdings denkbar klein. Bereits in wenigen Tagen könnten sich die Windbedingungen in der Stratosphäre derart verschlechtern, dass danach ein Start nicht mehr möglich ist.

In den vergangenen Wochen hatten zunächst die weltweiten Logistikprobleme der Mission zu schaffen gemacht; auf die Ankunft des Ballons und des Heliums in Kiruna musste das Team lange warten. Derzeit sind die Wetterbedingungen vor Ort wechselhaft, erlauben aber nach aktuellem Stand einzelne Startfenster in der zweiten Wochenhälfte. Das nächste davon ist für XL-Calibur, eine amerikanische Ballonmission, reserviert. Während der vergangenen Monate hatten sich beide Teams in derselben Halle des Esrange Space Centers auf ihren jeweiligen Flug vorbereitet. Die zweite Startmöglichkeit ist für Sunrise III vorgesehen. Sorgen bereiten dem Team allerdings die aktuellen Vorhersagen der Meteorologen vor Ort. Demnach könnten die stratosphärischen Winde, die Sunrise III sicher nach Kanada tragen sollen, bereits in wenigen Tagen abreißen.

Bei erfolgreichem Start wird Sunrise III während des anschließenden mehrtägigen Fluges am Heliumballon in 35 Kilometern Höhe einen einzigartigen Blick auf die Sonne haben und beispielsweise Prozesse in der Chromosphäre, der hochdynamischen Schicht zwischen der sichtbaren Oberfläche und der äußeren Atmosphäre der Sonne, genauer als je zuvor sichtbar machen.

Das ballongetragene Sonnenobservatorium Sunrise III ist eine Mission des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS, Deutschland) und des Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins Universität (APL, USA). Sunrise III blickt mit Hilfe eines 1-Meter-Teleskops, dreier wissenschaftlicher Instrumente und eines Systems zur Bildstabilisierung aus der Stratosphäre auf die Sonne. Maßgeblich Mitwirkende an der Mission sind ein spanisches Konsortium, das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ, Japan), und das Leibniz-Institut für Sonnenphysik (KIS, Deutschland). Das spanische Konsortium wird geleitet vom Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA, Spanien) und besteht zudem aus dem Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), der Universitat de València (UV), der Universidad Politécnica de Madrid (UPM) und dem Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Weitere Partner sind das Wallop’s Flight Facility Balloon Program Office (WFF-BPO) der NASA und die Swedish Space Corporation (SSC). Sunrise III wird unterstützt von der Max-Planck-Förderstiftung, der NASA im Rahmen des Grants #80NSSC18K0934, dem spanischen Grant FEDER/AEI/MCIU (RTI2018-096886-C5) und des „Center of Excellence Severo Ochoa“ Preises für IAA-CISC (SEV-2017-0709) sowie dem ISAS/JAXA Small Mission-of-Opportunity program und JSPS KAKENHI JP18H05234.

Sunrise III Factsheet in Deutsch
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• SUNRISE – Sonnenobservatorium am Ballon

Der Beitrag MPS: Sunrise III vor dem Start erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

5. Mai 2022 – Etwa einen Monat vor Beginn seines Forschungsflugs in der Stratosphäre hat das Sonnenobservatorium Sunrise III an seinem Startplatz am Polarkreis zum ersten Mal auf die Sonne geschaut. Im Juni wird es vom Esrange Space Center, der Ballon- und Raketenbasis der Schwedischen Weltraumagentur SSC im nordschwedischen Kiruna, auf eine Höhe von etwa 35 Kilometern steigen und während des mehrtägigen Fluges einzigartige Messdaten von der Sonne aufnehmen. Prozesse in der Chromosphäre, der hochdynamischen Schicht zwischen der sichtbaren Oberfläche und der äußeren Atmosphäre der Sonne, werden so genauer als je zuvor sichtbar. Die verbleibenden Wochen bis zum Start nutzen die technischen und wissenschaftlichen Teams aus Deutschland, Spanien, Japan und den USA, um alle Systeme und die wissenschaftlichen Instrumente auf ihren Einsatz vorzubereiten. Zudem werden die Abläufe und der Betrieb des Observatoriums während des Flugs geübt.

Seit Anfang April dieses Jahres ist Esrange Space Center im nordschwedischen Kiruna Schauplatz der letzten Vorbereitungen für den Flug von Sunrise III. In Einzelteile zerlegt ist die gesamte Hardware einschließlich Gondel, Sonnenteleskop und wissenschaftlicher Instrumente in Lastwagen vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen dorthin gereist. Das MPS leitet die Mission. Seitdem sind die eisigen Temperaturen von bis zu -15 Grad Celsius und das Schneetreiben, das bei der Ankunft herrschte, verträglicheren Bedingungen gewichen. Das so genannte „First Light“, der erste Blick auf die Sonne, fand bei Temperaturen um den Gefrierpunkt statt.

„Der Start vom Polarkreis ist mit einem beträchtlichen logistischen Aufwand verbunden“, blickt Sunrise III-Projektmanager Dr. Andreas Korpi-Lagg vom MPS auf die letzten Monate zurück. Doch für den wissenschaftlichen Erfolg der Mission ist der abgelegene Startplatz im hohen Norden von entscheidender Bedeutung. Da die Sonne jenseits des Polarkreises im Sommer nicht untergeht, kann Sunrise III während des Fluges rund um die Uhr Messdaten aufzeichnen. Am Erdboden finden Sonnenforscherinnen und -forscher die besten Sichtbedingungen etwa auf Hawaii, auf den Kanarischen Inseln oder im US-amerikanischen Südwesten. Doch selbst während der besten Beobachtungssaison, üblicherweise im Frühsommer, sind dort die Messungen typischerweise auf wenige Stunden am Tag begrenzt.

Ein weiterer Vorzug von Sunrise III ist die Beobachtungshöhe. Ein riesiger, mit Helium gefüllter Ballon hebt das etwa sechs Meter hohe Observatorium beim Start bis in die Stratosphäre. In etwa 35 Kilometern Höhe trägt der Wind Observatorium und Ballon nach Westen. In dieser Höhe, die beinahe schon den Übergang zum Weltall markiert, ist die Atmosphäre so dünn, dass Luftturbulenzen die Sicht nicht trüben. Zudem hat das ballonfahrende Forschungsobservatorium dort Zugang zur ultravioletten Strahlung der Sonne, deren Großteil die Erdatmosphäre absorbiert. „Bessere Beobachtungsbedingungen bieten nur Raumsonden im Weltall“, so Projektleiter Prof. Dr. Sami Solanki, Direktor am MPS.

Vom Kran getragen
Beim „First Light“ in Kiruna verblieb Sunrise III am Boden. Der Meilenstein bietet nicht in erster Linie aussagekräftige Messdaten von der Sonne, sondern die Möglichkeit, alle Systeme mit natürlichem Sonnenlicht zu testen und zu kalibrieren. Als der Kran in der großen Halle, die dem Sunrise III-Team am Esrange Space Center als Wirkungsfeld dient, das sechs Tonnen schwere Observatorium einige Zentimeter angehoben hat, kann es losgehen. Das Hallentor öffnet sich; zum ersten Mal richtet sich die Gondel selbsttätig zur Sonne aus – ganz so, wie es auch während des Forschungsfluges erfolgen soll. Sonnenstrahlen fallen in das Teleskop und erreichen von dort die wissenschaftlichen Instrumente und das Bildstabilisierungssystem. Vor ihren Computerbildschirmen tiefer in der Halle verfolgen die wissenschaftlich-technischen Teams, wie die Systeme auf das Sonnenlicht reagieren.

Sunrise III ist mit drei wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet. Gemeinsam liefern sie umfassende Messdaten aus der Region knapp unterhalb der sichtbaren Sonnenoberfläche bis in die obere Chromosphäre, etwa 2000 Kilometer darüber. Dafür fangen sie das infrarote, sichtbare und ultraviolette Licht aus dieser Region ein und können so dynamische Prozesse und Magnetfelder sichtbar machen. Zudem enthält Sunrise III ein ausgeklügeltes System zur Bildstabilisierung. Es sorgt dafür, dass das Observatorium auch am schwankenden Ballon hochpräzise Daten aufzeichnet. Wollte ein Sportschütze ähnlich „wackelfrei“ schießen, müsste er sein Sportgerät so ruhig halten, dass der Schuss auf sieben Kilometern Entfernung um maximal die Dicke eines Haares abgelenkt wird.

Zwischenschicht mit gewaltigem Temperatursprung
Die Chromosphäre der Sonne liegt zwischen ihrer sichtbaren Oberfläche und ihrer äußeren Atmosphäre, der Korona. In dieser Verbindungsschicht vollzieht sich ein gewaltiger Temperatursprung: von den vergleichsweise mäßigen 6000 Grad Celsius an der Oberfläche bis zu 20.000 Grad Celsius. In den darüber gelegenen Schichten steigen die Temperaturen dann sogar auf ein Million Grad Celsius an. „Selbst nach Jahrzehnten moderner Sonnenforschung ist die Chromosphäre noch immer rätselhaft“, so Solanki. „Dort spielt sich eine Vielzahl von Prozessen ab, die die Korona mit Energie versorgen und die wir noch nicht im Einzelnen verstehen“, fügt er hinzu. Im Zusammenspiel erzeugen diese Prozesse nicht nur die unfassbar hohen Temperaturen der Korona, sondern ermöglichen auch die heftigen Eruptionen, in denen die Sonne immer wieder Teilchen und Strahlung ins All schleudert. Die Messdaten von Sunrise III werden die bisher beste Höhenauflösung aus der Chromosphäre liefern: Präziser als je zuvor wird es möglich sein, einzelne Vorgänge einer genauen Höhe über der Oberfläche zuzuordnen. „Mit Sunrise III können wir die Vorgänge in der Chromosphäre besser als je zuvor verfolgen“, so Sunrise III-Projektwissenschaftler Dr. Achim Gandorfer.

Bis der abenteuerliche Flug von Sunrise III beginnt und das Observatorium erste Messdaten sammelt, werden noch einige Wochen vergehen. In dieser Zeit werden alle Systeme in Betrieb genommen und die Abläufe während des Flugs geübt. „Der Flug dauert nur einige Tage. Da muss von Anfang an alles reibungslos funktionieren“, so Korpi-Lagg. Je nach Windgeschwindigkeit erreicht Sunrise III den unbewohnten Nordosten Kanadas nach etwa fünf bis sieben Tagen. Dort landet das Observatorium am Fallschirm.

Den genauen Starttermin bestimmt das Wetter. Bei Niederschlag kann Sunrise III nicht starten; zudem ist Windstille erforderlich. „Unsere Vorbereitungen laufen nach Plan. Anfang Juni sind wir startklar“, so Korpi-Lagg. Die letzte Phase des Abenteuers hat begonnen.

Das ballongetragene Sonnenobservatorium Sunrise III ist eine Mission des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS, Deutschland) und des Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins Universität (APL, USA). Sunrise III blickt mit Hilfe eines 1-Meter-Teleskops, dreier wissenschaftlicher Instrumente und eines Systems zur Bildstabilisierung aus der Stratosphäre auf die Sonne. Maßgeblich Mitwirkende an der Mission sind ein spanisches Konsortium, das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ, Japan), und das Leibniz-Institut für Sonnenphysik (KIS, Deutschland). Das spanische Konsortium wird geleitet vom Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA, Spanien) und besteht zudem aus dem Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), der Universitat de València (UV), der Universidad Politécnica de Madrid (UPM) und dem Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Weitere Partner sind das Wallop’s Flight Facility Balloon Program Office (WFF-BPO) der NASA und die Swedish Space Corporation (SSC). Sunrise III wird unterstützt von der Max-Planck-Förderstiftung, der NASA im Rahmen des Grants #80NSSC18K0934, dem spanischen Grant FEDER/AEI/MCIU (RTI2018-096886-C5) und des „Center of Excellence Severo Ochoa“ Preises für IAA-CISC (SEV-2017-0709) sowie dem ISAS/JAXA Small Mission-of-Opportunity program und JSPS KAKENHI JP18H05234.

Sunrise III-Factsheet
pdf: https://www.raumfahrer.net/wp-content/uploads/2021/01/SunriseIIIFactsheetDE.pdf

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• SUNRISE – Sonnenobservatorium am Ballon

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Quelle: DLR.

Das deutsch-schwedische REXUS/BEXUS-Programm (Rocket and Balloon Experiments for University Students) geht in die nächste Runde: Ab sofort können sich Studierende von deutschen Hochschulen mit ihren Experimentideen für wissenschaftliche Untersuchungen auf Forschungsraketen und -ballonen bewerben. „Das Programm richtet sich an Studierende aus den Natur- oder Ingenieurwissenschaften mit einer tollen Idee für ihr eigenes Weltraumexperiment“, so REXUS/BEXUS-Programmleiter Dr. Michael Becker vom Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Höhepunkt des Programms ist der Start des Experiments auf einem Stratosphärenballon (BEXUS) oder einer Höhenforschungsrakete (REXUS) vom Raumfahrtzentrum Esrange bei Kiruna in Nordschweden.

Anmeldefrist bis zum 13. Oktober 2020
Bis zum 13. Oktober 2020 können sich Studierende beim DLR um die Teilnahme am REXUS/BEXUS-Programm bewerben. Gesucht werden Experimentideen aus verschiedenen Disziplinen, wie etwa der Satellitenkommunikation, der Forschung unter Weltraumbedingungen, oder der Atmosphärenphysik. Die ausgewählten Teams erhalten eine Einladung zur Trainingswoche und werden dort die anderen europäischen Teams, sowie das technische und organisatorische Umfeld für Raketen- und Ballonflüge kennenlernen.

Während des Programms durchlaufen die Teilnehmer den kompletten Zyklus eines Raumfahrtprojekts, also Entwurf, Bau und Test der Experimente. „Viele Studierende nutzen die Teilnahme am REXUS/BEXUS-Programm für ihre Bachelor-, Master- oder Doktorarbeit“, berichtet Dr. Becker. „Die praktischen Erfahrungen, die sie dabei sammeln können, sind eine gute Vorbereitung und helfen beim Einstieg in das spätere Berufsleben.“ Im Verlauf der maximal anderthalbjährigen Projektphase werden die Teams von REXUS/BEXUS-Ingenieuren betreut und unterstützt.

Informationen zur Bewerbung sowie die Formulare für Anmeldung und Experimentvorschlag sind auf der REXUS/BEXUS-Webseite des DLR Raumfahrtmanagements und auf der REXUS/BEXUS-Projektwebseite zu finden.

Das REXUS/BEXUS-Programm
Das deutsch-schwedische Programm REXUS/BEXUS ermöglicht Studierenden, eigene praktische Erfahrungen bei der Vorbereitung und Durchführung von Raumfahrtprojekten zu gewinnen. Jeweils die Hälfte der Raketen- und Ballon-Nutzlasten stehen Studenten deutscher Universitäten und Hochschulen zur Verfügung. Die schwedische Raumfahrtagentur SNSA hat den schwedischen Anteil für Studierende der übrigen Mitgliedsstaaten der Europäischen Weltraumorganisation ESA geöffnet.

Auf deutscher Seite erfolgt die Projektleitung mit der Betreuung der Experimente durch das Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) in Bremen. Die Flugkampagnen führt EuroLaunch durch, ein Joint Venture der Mobilen Raketenbasis des DLR (MORABA), die für die Bereitstellung der Raketensysteme zuständig ist, und des Esrange Space Centers des schwedischen Raumfahrtunternehmens SSC, das über die Startinfrastruktur verfügt. Die Programmleitung liegt beim DLR Raumfahrtmanagement in Bonn.

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• Hoehenforschungsraketen

Der Beitrag DLR sucht neue Weltraumexperimente von Studierenden erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Klaus Donath. Quelle: Servus TV.

Letzte Infos: Der Sprung wurde eben abgesagt weil der Wind plötzlich aufgefrischt hat.
Servus TV hat auch einen Livestream: http://www.servustv.com/cs/Satellite?pagename=Stratos/Layout

Zwar scheitert diese Mission daran, den Maßstab unserer Plattform bezüglich Raumfahrt zu erfüllen. Aber nur knapp. Denn was der Österreicher Felix Baumgartner heute vor hat, kann man sowohl als kühn als auch als waghalsig bezeichnen und erinnert an die riskanten Anfänge der Raumfahrt.

Mit der Ankündigung, die Schallmauer durchbrechen zu wollen, lockt man heute keinen Hund mehr hinter dem Ofen hervor, außer vielleicht, man versucht es wie Felix Baumgartner. Nämlich mit dem bloßen Körper als „Struktur“, geschützt lediglich durch einen Raumanzug vor dem freien Fall aus 36 km Höhe. Die Mission wird seit Jahren akribisch vorbereitet. Nichts wird dem Zufall überlassen. Denn der Sprung ist gefährlich, lebensgefährlich. Niemand weiß genau, was passiert, wenn der Mensch die Schallmauer durchbricht. Unkontrollierbare Schockwellen entstehen und destabilisieren möglicherweise die Flugbahn. Um das zu vermeiden wurden zahlreiche Übungssprünge aus geringeren Höhen absolviert und auch im Windkanal mussten Anzug und Körperhaltung beweisen, ob Sie das Zeug zum Überschallflug haben.

Bislang hält Joseph Kittinger den absoluten Rekord im Fallschirmsprung. Im Rahmen des Projektes Excelsior sprang er vor 53 Jahren aus mehr als 31 Kilometern und raste mehr als vier Minuten ungebremst auf die Erde zu. Er erreichte dabei schließlich eine Geschwindigkeit von 998 km/h in 1.829 Metern Höhe. Das sind ca. 90% der Schallgeschwindigkeit. Nicht nur Felix Baumgartner arbeitete daran, diesen Rekord zu knacken. Mit Michel Fournier gab es lange ein spannendes Duell, wer es zuerst schafft. Das Rennen war entschieden, als auch der dritte Versuch Fourniers fehlschlug und der Ballon aufgrund einer Fehlfunktion ohne die Kapsel aufstieg und verloren ging. Wegen Finanzierungsproblemen ist ein weiterer Versuch Fourniers auszuschließen.

„Ich fühle mich wie ein Tiger im Käfig, der es kaum erwarten kann, herauszukommen“, sagt Felix Baumgartner, 43, der durch waghalsige Basejumps von populären Gebäuden bekannt wurde. Mit Red Bull fand er schließlich einen finanzstarken Investor, der seine Vision hat Wirklichkeit werden lassen. Der heutige Sprung wird selbstverständlich nur stattfinden können, wenn das Wetter mitspielt. Denn der 850.000 Kubikmeter fassende Helium-Ballon mit einer Außenhaut zehn mal dünner als ein handelsüblicher Gefrierbeutel ist extrem empfindlich. Ob es klappt, berichtet live der Red Bull eigene Sender Servus-TV aus Österreich. Wir drücken die Daumen!

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• Fallschirmsprünge aus über 30km Höhe

Der Beitrag Red Bull Stratos – Abgebrochen! erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Klaus Donath. Quelle: redbullstratos.com. Vertont von Peter Rittinger.

Mit der Ankündigung, die Schallmauer durchbrechen zu wollen, lockt man heute keinen Hund mehr hinter dem Ofen hervor, außer vielleicht, man versucht es wie Felix Baumgartner. Nämlich mit dem bloßen Körper als „Struktur“, geschützt lediglich durch einen Raumanzug vor dem freien Fall aus 36 km Höhe. Die Mission wird seit Jahren akribisch vorbereitet. Nichts wird dem Zufall überlassen. Denn der Sprung ist gefährlich, lebensgefährlich. Niemand weiß genau, was passiert, wenn der Mensch die Schallmauer durchbricht. Unkontrollierbare Schockwellen entstehen und destabilisieren möglicherweise die Flugbahn. Um das zu vermeiden wurden zahlreiche Übungssprünge aus geringeren Höhen absolviert und auch im Windkanal mussten Anzug und Körperhaltung beweisen, ob Sie das Zeug zum Überschallflug haben.

Bislang hält Joseph Kittinger den absoluten Rekord im Fallschirmsprung. Im Rahmen des Projektes Excelsior sprang er vor 53 Jahren aus mehr als 31 Kilometern und raste mehr als vier Minuten ungebremst auf die Erde zu. Er erreichte dabei schließlich eine Geschwindigkeit von 998 km/h in 1.829 Metern Höhe. Das sind ca. 90% der Schallgeschwindigkeit. Nicht nur Felix Baumgartner arbeitete daran, diesen Rekord zu knacken. Mit Michel Fournier gab es lange ein spannendes Duell, wer es zuerst schafft. Das Rennen war entschieden, als auch der dritte Versuch Fourniers fehlschlug und der Ballon aufgrund einer Fehlfunktion ohne die Kapsel aufstieg und verloren ging. Wegen Finanzierungsproblemen ist ein weiterer Versuch Fourniers auszuschließen.

„Ich fühle mich wie ein Tiger im Käfig, der es kaum erwarten kann, herauszukommen“, sagt Felix Baumgartner, 43, der durch waghalsige Basejumps von populären Gebäuden bekannt wurde. Mit Red Bull fand er schließlich einen finanzstarken Investor, der seine Vision hat Wirklichkeit werden lassen. Der Sprung am 8. Oktober wird selbstverständlich nur stattfinden können, wenn das Wetter mitspielt. Denn der 85.000 Kubikmeter fassende Helium-Ballon mit einer Außenhaut zehn mal dünner als ein handelsüblicher Gefrierbeutel ist extrem empfindlich. Ob es klappt, berichtet live der Red Bull eigene Sender Servus-TV aus Österreich. Wir drücken die Daumen!

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• Fallschirmsprünge aus über 30km Höhe

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Ein Beitrag von rogerspinner. Quelle: KEK/NASA.

Das Team unter der Leitung von Professor Akira Yamamoto von der japanischen High Energy Accelerator Research Organization (KEK) versucht den Ursprung der kosmischen Antimaterie zu verstehen und einen Beweis für die Existenz der so genannten Hawking-Strahlung zu erbringen.

Das dazu verwendete Instrument, BESS-Polar, wurde am 13. 12. 2004 erfolgreich von der McMurdo Station in der Antarktis aus mit Hilfe eines Höhenballons gestartet. Um die Chancen zu erhöhen die gesuchte Hawking-Strahlung zu finden, hoffte das Team auf einen mindestens zehntägigen Flug, oder wenigstens eine Südpolumkreisung in einer Höhe, die über 99% der Atmosphäre liegt. Das Instrument kreiste in einer Höhe von rund 39 Kilometern um den Südpol und landete gestern, nach einem erfolgreichen Flug von acht Tagen und zwölf Stunden, wohlbehalten auf dem Ross Ice-Shelf.

BESS-Polar ist ein Projekt, an dem Wissenschaftler des japanischen KEK, der Universität Tokyo und dem japanischen Institute of Space and Astronautical Science zusammen mit der NASA und der Universität von Maryland beteiligt sind. BESS steht dabei für Balloon-borne Experiment with a Superconducting Spectrometer.

Aber was genau soll BESS-Polar eigentlich finden? Der Theorie von Professor Steven R. Hawking zufolge, können Schwarze Löcher durch die nach ihm benannte Hawking-Strahlung über einen sehr langen Zeitraum hinweg Masse verlieren. Dabei geht man von einem Vakuumzustand aus, in dem ständig virtuelle Teilchenpaare aus Materie und Antimaterie entstehen und wieder verschwinden. Nun passiert es, dass durch die starke Gravitationskraft des Schwarzen Loches diese Paare getrennt werden und ein Teilchen ins Schwarze Loch fällt, während das andere Teilchen ins All entkommt. Erstreckt sich dieser Prozess über viele Milliarden Jahre, so könnte dies bis hin zum Auflösen des Schwarzen Loches führen. Dieser Vorgang sähe dabei für einen Beobachter aus, als würde das Schwarze Loch zerstrahlen oder verdampfen.

Antimaterie besteht aus Partikeln, welche grundsätzlich gleich wie Materiepartikel sind, jedoch gegenteilige Charakteristiken aufweisen. Als Beispiel: Protonen besitzen eine positive Ladung, Antiprotonen eine negative. Antiprotonen die im Weltall entstanden sind, bombardieren die Erde in Form von kosmischen Strahlen, welche aus Elementarteilchen bestehen, die sich mit annähernder Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. Wenn Materie und Antimaterie kollidieren, zerstören sie sich gegenseitig, dabei entsteht reine Energie.

Die Urknalltheorie besagt, dass zu Beginn des Universums, noch vor dem “Big Bang“, gleiche Mengen von Materie und Antimaterie existiert haben müssen. Irgendwie verschob sich dann kurz vor dem eigentlichen Knall das Gleichgewicht zu Gunsten der Materie, so entstand das Universum wie wir es heute kennen. Eines der Ziele von BESS-Polar ist es, festzustellen ob es Anzeichen für Antimaterievorkommen gibt, die den Big Bang überlebt haben. Das scheinbare Ungleichgewicht von Materie und Antimaterie ist ein fundamentaler Teil der Elementarteilchenphysik sowie der Astronomie.

Das Finden von Antiprotonpartikel in einer Menge und einem Energiebereich, die durch die Theorie vorausgesagt wurde, ist somit ein primäres Ziel der Mission und würde bei einer erfolgreichen Entdeckung wohl als zwingenden Beweis für Hawkings Theorie dienen.

Die nördlichen und südlichen Polarregionen sind laut Professor Yamamoto die besten Plätze um niederenergetische Antiprotonen zu finden. Das Magnetfeld der Erde schützt uns vor Antiprotonen und anderer kosmischen Strahlung aus dem Weltall. Das Magnetfeld lenkt die geladenen Teilchen dabei in Richtung der Pole ab und so ist dort die Konzentration niederenergetischer kosmischer Strahlung, die in die Atmosphäre eindringt sehr hoch.

Dies war der erste Flug von BESS-Polar. Wissenschaftler führten in der Vergangenheit bereits mit einer Vorgängerversion, die BESS hiess, eintägige Flüge im Norden Kanadas durch. Die Versuche fanden zwischen 1993 und 2002 statt. Dabei fing das Instrument Millionen von kosmischen Strahlen und einige tausend niederenergetische Antiprotonen ein.

Um bessere Analysen zu erhalten, sind nun jedoch wesentlich mehr Teilchen nötig. Es bleibt also zu hoffen, dass das laufende Projekt die gewünschten Erkenntnisse liefert und damit unser Wissen über das frühe Universum um ein weiteres Puzzlestück bereichert.

Weiterführende Websites:

Homepage des BESS-Polar-Projektes (engl.)

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Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: ABC News / NASDA.

Ein Stratosphären-Ballon hatte das Test-Shuttle auf eine Höhe von 21,5 Kilometern getragen. Von dort aus sollte es aus dem freien Fall das Landesystem aktivieren und kontrolliert zur Erde zurückkehren. Alles funktionierte wie geplant, bis das Raumfahrzeug eine Höhe von 1.200 Metern erreichte.

Das Shuttle ist Teil vom japanischen Programm zur Entwicklung des ersten wiederverwendbaren Raumflugkörpers des asiatischen Landes.

Der Prototyp sollte mithilfe eines Landesystems, das mit Fallschirmen und Airbags ausgestattet war, zur Erde zurückkehren. Allerdings stürzte es unkontrolliert zum Testcenter im schwedischen Kiruna zurück, das etwa 1.300 Kilometer nördlich von Stockholm liegt, und zerbrach.

„Das Wiederherstellungsprogramm arbeitete nicht ordnungsgemäß, um eine weiche Landung sicherzustellen. Es muss verbessert werden, bevor das Shuttle wieder fliegen kann“, sagte Projektleiter Michael Vierotak der Swedish Space Corporation.
„Dies bedeutet auch eine Verschiebung ihres Experiments und eine Verschiebung bedeutet in der Regel auch extra Kosten“, sagte Viertotak der Agentur Reuters. „Aber ich sehe keinen großen Rückschlag in dem Absturz.“

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