Quelle: NASA / Vanessa Thomas , 26. Februar 2026

Nun hat die NASA-Mission EscaPADE (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers), die am 13. November 2025 gestartet ist, die wissenschaftlichen Instrumente in Betrieb genommen, die untersuchen sollen, wie es dazu kam und wie die Sonne den Roten Planeten weiterhin beeinflusst. Die wissenschaftlichen Instrumente, die seit dem 25. Februar alle in Betrieb sind, werden auch das Weltraumwetter in der Nähe der Erde und auf dem Weg zum Mars auf neue Weise untersuchen.

Auf dem Mars könnten die Erkenntnisse von EscaPADE auch der NASA dabei helfen, zukünftige Forscher vor den rauen Bedingungen auf dem Mars zu schützen. „Das bahnbrechende EscaPADE-Duo wird nicht nur die Rolle der Sonne bei der Umwandlung des Mars in einen unbewohnbaren Planeten untersuchen, sondern auch zur Entwicklung von Weltraumwetterprotokollen für Sonnenereignisse beitragen, wenn solche während zukünftiger bemannter Missionen zum Roten Planeten auftreten.“ sagte Joe Westlake, Direktor der Abteilung für Heliophysik am NASA-Hauptquartier in Washington. „Durch die Teilnahme an der Heliophysik-Missionenflotte im gesamten Sonnensystem wird EscaPADE eine weitere Wetterstation sein, die Menschen und Technologie im Weltraum sicherer und erfolgreicher macht.“

Erste ihrer Art
Mit ihren beiden Raumfahrzeugen ist EscaPADE die erste wissenschaftliche Mission, bei der zwei Orbiter um den Mars koordiniert werden, wodurch wir eine bisher nie dagewesene Perspektive erhalten. Gemeinsam werden die EscaPADE-Zwillinge kurzfristige Veränderungen in der magnetisierten Umgebung um den Mars, der sogenannten Magnetosphäre, messen und Echtzeitprozesse aufdecken, die den atmosphärischen Verlust des Planeten vorantreiben. „Mit zwei Raumfahrzeugen können wir Ursache und Wirkung besser verstehen – wie der Sonnenwind, wenn er auf den Mars trifft, mit dem Magnetfeld interagiert“, sagte Michele Cash, EscaPADE-Programmwissenschaftlerin im NASA-Hauptquartier.

Die EscaPADE-Orbiter bauen auf früheren Marsmissionen auf, die die Marsatmosphäre untersucht haben, jedoch nur mit einem Raumfahrzeug. „Die EscaPADE-Mission ist ein Meilenstein“, sagte Rob Lillis, der leitende Forscher der Mission an der University of California in Berkeley. „Sie verschafft uns sozusagen eine Stereoperspektive – zwei verschiedene Blickwinkel gleichzeitig.“

Sobald EscaPADE den Mars erreicht hat, werden beide Raumschiffe einander in derselben Umlaufbahn folgen und zu unterschiedlichen Zeiten über dieselben Gebiete fliegen, um herauszufinden, wann und wo Veränderungen stattfinden. „Wenn zwei Raumschiffe diese Regionen kurz hintereinander überqueren, können wir beobachten, wie sich diese Regionen in Zeiträumen von nur zwei Minuten verändern“, so Lillis. „Dadurch können wir Messungen durchführen, die zuvor nicht möglich waren.“

Nach sechs Monaten werden die beiden Raumfahrzeuge in unterschiedliche Umlaufbahnen wechseln, wobei eines weiter vom Mars entfernt fliegen und das andere näher am Mars bleiben wird. Diese zweite Formation, die fünf Monate dauern soll, zielt darauf ab, den Sonnenwind und die Mars-Magnetosphäre gleichzeitig zu untersuchen, damit Wissenschaftler in Echtzeit erforschen können, wie der Mars auf den Sonnenwind reagiert. „Frühere Raumfahrzeuge konnten sich entweder im stromaufwärts gerichteten Sonnenwind befinden oder in der Nähe des Planeten, um dessen Magnetosphäre zu messen“, sagte Lillis, „aber EscaPADE ermöglicht es uns, an zwei Orten gleichzeitig zu sein und Ursache und Wirkung gleichzeitig zu messen.“

Vorbereitung der Erforschung durch den Menschen
Wenn Menschen den Mars betreten, sind sie nicht so gut vor Sonnenstrahlung geschützt wie ihre Familien und Freunde auf der Erde. Die Erde kann den unaufhörlichen Angriffen des Sonnenwinds standhalten, weil sie über ein starkes Magnetfeld verfügt, das uns vor den energiereichen Teilchen der Sonne schützt. Das einst robuste Magnetfeld des Mars hat sich jedoch im Laufe der Zeit abgeschwächt. Heute besteht es aus einem Flickenteppich lokaler Magnetfelder in der Kruste des Planeten sowie einem sich ständig verändernden Magnetfeld, das durch die Wechselwirkung des Sonnenwinds mit geladenen Teilchen in der oberen Atmosphäre des Mars entsteht.

Diese „hybride“ Magnetosphäre bietet nur wenig Schutz vor der atmosphärenzerstörenden Kraft des Sonnenwinds. Dies und die dünne Atmosphäre des Mars ermöglichen es den energiereichen Teilchen der Sonne, die Marsoberfläche leicht zu erreichen, was zukünftige menschliche Forscher dort gefährdet. „Bevor wir Menschen zum Mars schicken, müssen wir verstehen, mit welcher Art von Umgebung diese Astronauten konfrontiert sein werden“, sagte Cash.

Darüber hinaus wird EscaPADE weitere Informationen über die Ionosphäre des Mars liefern – einen Teil der oberen Atmosphäre, den zukünftige Astronauten nutzen werden, um wie auf der Erde Funk- und Navigationssignale um den Planeten zu senden. „Wenn wir jemals GPS auf dem Mars oder Fernkommunikation nutzen wollen, müssen wir die Ionosphäre verstehen“, sagte Lillis.

Einzigartige Reise zum Mars
Bisherige Marsmissionen starteten immer dann, wenn Erde und Mars in ihren Umlaufbahnen in einer Linie standen, was nur alle 26 Monate vorkommt. EscaPADE startete jedoch früher und war damit Vorreiter einer neuen Strategie, die es ermöglicht, Raumfahrzeuge zum Mars fast jederzeit zu starten. Anstatt direkt zum Mars zu fliegen, umkreisen die Raumschiffe von EscaPADE zunächst einen Punkt im Weltraum, der eine Million Meilen von der Erde entfernt ist und Lagrange-Punkt 2 genannt wird. Im November 2026, wenn Erde und Mars in einer Linie stehen, kehren die EscaPADE-Raumschiffe zur Erde zurück und nutzen die Schwerkraft unseres Planeten, um sich in Richtung Mars zu bewegen, wo sie im September 2027 ankommen sollen.

Diese einzigartige „Loiter“-Umlaufbahn wird sich etwa 2 Millionen Meilen von unserem Planeten erstrecken, wodurch das Raumschiff EscaPADE als erstes durch einen bisher unerforschten Bereich des entfernten magnetischen Schweifs der Erde fliegen wird, der Teil der Magnetosphäre der Erde gegenüber der Sonne ist. „Wir werden einige wissenschaftliche Entdeckungen machen“, sagte Lillis. „Niemand hat jemals den Schweif der Erde aus dieser Entfernung gemessen.“

Später, während ihrer zehnmonatigen Reise zum Mars, werden die beiden Raumfahrzeuge von EscaPADE den Sonnenwind und die interplanetare magnetische Umgebung untersuchen, die auch Astronauten auf ihrem Weg zum Mars durchqueren werden, um sich auf zukünftige Reisen zum Roten Planeten vorzubereiten.

Die EscaPADE-Mission wird von der Heliophysics Division der NASA finanziert und ist Teil des Programms „Small Innovative Missions for Planetary Exploration” der NASA. Das Space Sciences Laboratory der UC Berkeley leitet die Mission mit wichtigen Partnern wie Rocket Lab, dem Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, der Embry-Riddle Aeronautical University, Advanced Space und Blue Origin.

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• EscaPADE-Mission (Blue und Gold) auf New Glenn

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Quelle: ESA / Science & Exploration / Space Science / SOHO, 2. Dezember 2025

„Dass diese Mission alle Erwartungen übertroffen hat, ist ein Beweis für den Einfallsreichtum unserer Ingenieure, Betreiber und Wissenschaftler sowie für die internationale Zusammenarbeit“, sagt Prof. Carole Mundell, Wissenschaftsdirektorin der ESA. „SOHO hat spannende Herausforderungen gemeistert und ist zu einer der am längsten laufenden Weltraummissionen aller Zeiten geworden.“
„Die SOHO-Mission ist ein großartiges Beispiel für die unglaubliche Partnerschaft zwischen der NASA und der ESA“, fügt Nicky Fox, stellvertretender Administrator der Wissenschaftsdirektion im NASA-Hauptquartier in Washington, hinzu. „Herzlichen Glückwunsch an die Teams der NASA und der ESA zu dreißig Jahren erfolgreicher Zusammenarbeit.“

Die Mission verlief nicht ohne Drama. Zweieinhalb Jahre nach dem Start kam es zu einem kritischen Fehler, wodurch das Raumschiff außer Kontrolle geriet und den Kontakt zur Erde verlor. Ein internationales Rettungsteam arbeitete drei Monate lang unermüdlich daran, es zu lokalisieren und zu bergen.
Im November und Dezember 1998 fielen dann die Stabilisierungsgyroskope des Raumfahrzeugs aus, und ein neuer Wettlauf um die Rettung der Mission begann. Im Februar 1999 ermöglichte eine neue Software dem Raumfahrzeug, ohne Gyroskope zu fliegen, und seitdem revolutioniert es die Sonnenforschung.
„SOHO hat neue Bereiche in der Sonnenforschung erschlossen. Es hat die Erforschung des Weltraumwetters revolutioniert, indem es die Sonne in Echtzeit überwacht, um potenziell gefährliche Sonnenstürme auf dem Weg zur Erde vorherzusagen, und sein Vermächtnis leitet auch künftige Missionen“, sagt Daniel Müller, ESA-Projektwissenschaftler für SOHO und Solar Orbiter.
„SOHO liefert nach wie vor täglich hochwertige Daten, und mit Hunderten von Veröffentlichungen pro Jahr ist seine wissenschaftliche Produktivität weiterhin sehr hoch.“
Daniels neue Veröffentlichung „SOHO’s 30-year legacy of observing the Sun“ (Das 30-jährige Vermächtnis von SOHO in der Sonnenbeobachtung) erscheint am Dienstag, dem 2. Dezember 2025, in Nature Astronomy.

Hier sind fünf Höhepunkte aus den letzten fünf Jahren:

1. Ein einzelnes Plasma-Förderband.

SOHO war Vorreiter auf dem Gebiet der „Helioseismologie”. Ähnlich wie bei der Untersuchung, wie seismische Wellen während eines Erdbebens die Erde durchlaufen, untersucht die Helioseismologie das Innere der Sonne, indem sie untersucht, wie Schallwellen durch sie hindurch hallen. Zu Beginn seiner Karriere lieferte SOHO die ersten Bilder von Plasmaströmen (elektrisch geladenes Material) unter der Sonnenoberfläche und bot damit einen einzigartigen Einblick in ihr geschichtetes Inneres.
Dank der langen Lebensdauer von SOHO konnten Wissenschaftler mithilfe der Helioseismologie ein seit langem bestehendes Rätsel lösen: Plasma fließt entlang einer einzigen Schleife oder Zelle in jeder der Sonnenhalbkugeln – und nicht, wie zuvor angenommen, entlang mehrerer Zellen.
Die Daten zeigen, dass Plasma etwa 22 Jahre benötigt, um eine vollständige Umrundung dieses einzigen „Förderbandes“ zu absolvieren, wobei es von der Oberfläche in der Nähe des Äquators zu den Polen fließt und dann wieder tief ins Innere in Richtung Äquator zurückkehrt. Dies entspricht dem Zeitrahmen des Magnetzyklus der Sonne und erklärt, warum Sonnenflecken – Regionen, in denen intensive Magnetfelder die Sonnenoberfläche durchbrechen – im Laufe des Sonnenzyklus immer näher am Äquator auftreten.

2. Scheint die Sonne gleichmäßig?

Die Energiemenge, die von der Sonne ausgestrahlt wird, ist eine grundlegende Größe für das Verständnis der Auswirkungen der Sonnenwärme auf die Erdatmosphäre und das Klima. Die Daten von SOHO aus drei Jahrzehnten liefern in Kombination mit älteren Messungen unvergleichliche Messwerte aus fast fünfzig Jahren.
Die Gesamtenergieabgabe der Sonne ändert sich nur sehr wenig – im Durchschnitt um nur 0,06 % über den Sonnenzyklus. Im Gegensatz dazu ist die Schwankung der extremen ultravioletten Strahlung erheblich und verdoppelt sich zwischen dem Sonnenminimum und dem Sonnenmaximum. Die extreme ultraviolette Strahlung der Sonne hat einen erheblichen Einfluss auf die Temperatur und die Chemie in der oberen Erdatmosphäre, ist jedoch kein direkter Treiber für die in der Nähe der Erdoberfläche beobachteten globalen Erwärmungstrends.

3. Überwachung von Sonnenstürmen gesetzlich vorgeschrieben.

SOHO hat eine so wichtige Rolle bei der Entwicklung von Echtzeit-Weltraumwetterüberwachungssystemen gespielt, dass es im Oktober 2020 in das US-amerikanische Recht aufgenommen wurde.
Das Gesetz „Promoting Research and Observations of Space Weather to Improve the Forecasting of Tomorrow” (PROSWIFT).

SOHOs Instrument „Large Angle and Spectrometric Coronagraph” (LASCO).
LASCO ist ein Koronagraph, ein Teleskop mit einer Scheibe, die den Blickpunkt verdeckt. Durch das Ausblenden des direkten Lichts der Sonne kann das Instrument das Licht der umgebenden Atmosphäre, der sogenannten Korona, sehen. So können wir koronale Massenauswürfe – große Eruptionen von Sonnenmaterial und Magnetfeldern – beobachten, wenn sie von der Sonne ausgehen, und bis zu drei Tage im Voraus vor potenziell störendem Weltraumwetter warnen, das auf die Erde trifft.

4. 5000 Kometen – Tendenz steigend!

Die Leistungsfähigkeit des Teleskops als Kometenjäger war nicht geplant, erwies sich jedoch als unerwarteter Erfolg. Dank des Abschirmungseffekts des Koronagraphen von SOHO werden auch „Sungrazer“-Kometen sichtbar, die sich der Sonne auf sehr kurze Distanz nähern.
Nicht alle von SOHO beobachteten Kometen sind Sonnenstreifer. So hat es beispielsweise auch den Kometen Tsuchinshan–ATLAS, auch bekannt als der Große Komet von 2024, wunderschön eingefangen, einen nicht-periodischen Kometen aus den Außenbereichen des Sonnensystems.
SOHO entdeckte im März 2024 seinen 5000. Kometen und ist damit der produktivste Kometenentdecker der Geschichte. Die meisten davon wurden von Bürgerwissenschaftlern weltweit im Rahmen des Sungrazer-Projekts gefunden. Die Beobachtungen lieferten wertvolle Daten über die Bewegung, Zusammensetzung und Staubproduktion von Kometen.

5. Wegbereiter für zukünftige Entdeckungen

Der Erfolg von SOHO hat die nächste Generation von Sonnenobservatorien geprägt, sowohl in Bezug auf ihre Technologie und wissenschaftlichen Ziele als auch als Vorbild für offene Datenpolitik und internationale Zusammenarbeit.
Beispielsweise bildet die von der ESA geleitete Mission Solar Orbiter die Sonnenpole aus höheren Breitengraden ab und fliegt viel näher an die Sonne heran, wobei viele ihrer Instrumente Nachfolger von SOHO sind. In ähnlicher Weise verfügt das Solar Dynamics Observatory der NASA über verbesserte Versionen der SOHO-Instrumente, um das Erbe von SOHO in den Bereichen Vollbildaufnahmen und Helioseismologie fortzuführen. Darüber hinaus leistet SOHO häufig Beiträge zu „Mehrpunktmessungen” und liefert damit wichtige Kontextinformationen für Solar Orbiter und die Parker Solar Probe der NASA, die auf ihren eigenen einzigartigen Umlaufbahnen um die Sonne fliegen.
Vor kurzem startete die ESA-Sonde Proba-3 ins All, um neue Einblicke in die schwache Korona der Sonne zu gewinnen, während die bevorstehende Vigil-Mission der Agentur als erste die Sonne von der „Seite“ aus beobachten und Sonnenstürme erkennen wird, bevor sie in das Sichtfeld von SOHO gelangen.
„SOHO ist ein rundum glänzender Erfolg, dank des Engagements der Teams, die diese unglaubliche Maschine am Laufen halten“, sagt Daniel. „Ihre wissenschaftlichen Erkenntnisse sind nach wie vor wertvoll und relevant und dienen Generationen von Wissenschaftlern. Ich bin mir sicher, dass ihr Vermächtnis die Sonnenforschung noch über Jahrzehnte hinweg prägen wird.“

‘SOHO’s 30-year legacy of observing the Sun’ von Müller et al. wird heute in Nature Astronomy veröffentlicht.

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• SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) auf Atlas-IIAS AC-121 vom LC36B CC

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Quelle: Blue Origin, NG-2Livestream, engl. Wikipedia, Raumfahrer.net Forum, 13. November 2025

Die New Glenn in Zahlen

Mit einer Gesamthöhe von 98 m ist die New Glenn eine der höchsten jemals gebauten Trägerraketen.

Die erste Stufe nimmt dabei 57,4 m ein. Die zweite Stufe 26,3 m, wobei allerdings davon über 7 m, zuunterst die Triebwerke, in die erste Stufe hineinragen. Der gemeinsame Durchmesser beider Stufen und des Fairings beträgt stolze 7 m. Angetrieben wird die erste Stufe der New Glenn von sieben, mit LOX und CH4 betriebenen BE-4 Triebwerken, ausgeführt mit gestufter Verbrennung, mit jeweils 2450 kN Schub welcher auf ca. 40 % rückregelbar ist. Der spezifische Impuls dieser Triebwerke beträgt 3300 m/s. Drei dieser Triebwerke sind +/- 5° schwenkbar. Die zwei, mit LOX und LH2 im Expander Cycle betriebenen BE-3U Triebwerke der zweiten Stufe liefern jeweils 778 kN Schub welcher auf ca. 75 % rückregelbar ist. Der spezifische Impuls dieser Triebwerke beträgt 4360 m/s.

Die Nutzlasten auf NG-2

Als Nutzlast befinden sich die beiden EscaPADE Raumsonden und ein Technologiedemonstrator von Viasat an Bord. Die EscaPADE-Sonden sollen so um die 60 Millionen Dollar gekostet haben und sind damit im Simplex-Programms der NASA in deren untersten Preissegment angesiedelt.

Die EscaPADE (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorer) Raumsonden „Blue“ und „Gold“, für die als Ziel eine Umlaufbahn um den Mars vorgesehen ist, um dort das „Weltraumwetter“ zu untersuchen, hätten ursprünglich bereits beim Erststart von New Glenn an Bord sein sollen.
Die NASA nahm jedoch wegen des unsicheren Starttermines schon im September letzten Jahres davon Abstand, denn das günstige, alle ca. 26 Monate wiederkehrende Startfenster zum Mars hatte sich bereits seinem Ende genähert.
Nun sind sie, auch außerhalb eines solchen Startzeitrahmens Nutzlast des 2. Starts. Angesichts des geringen Gewichtes von 550 kg pro Sonde und des Schubes von 2 BE-3U Triebwerken würde man annehmen, dass die energiesparende Hohmann Transferbahn nicht zwingend erforderlich wäre. Aber tatsächlich nutzt man nun die mit ca. 20 Milionen Dollar sehr preiswerte Transportmöglichkeit eines Teststarts und kombiniert diese mit der Nutzung des nächsten Hohmann Transfersfensters, welches sich im Spätjahr 2026 öffnet. Zu diesem Zweck fliegen die Sonden den Langrange Punkt L2 des Erde-Sonne-Systems an, wo sie auf diesen Zeitpunkt warten.
Zu gegebener Zeit werden sie den L2 verlassen und, um Geschwindigkeit aufzubauen, mit einem zusätzlichen Swing-by Manöver an der Erde die endgültige Bahn Richtung Mars einschlagen. Statt der ursprünglichen Reisezeit von ca. 9 Monaten, wenn sie das Startfenster 2024 nicht verpasst hätten, kommen so fast 2 Jahre zusammen und sie werden damit erst im September 2027 den Mars erreichen. Die Wartezeit am Langrange Punkt L2 will man nun nutzen, um mit den vorhandenen Sensoren (Magnetometer, elektrostatische Analysatoren und Langmuir-Sonde) das dortige „Weltraumwetter“ zu vermessen.

Integration von NG-2

Der Erststart von New Glenn erfolgte am 16. Januer 2025. Ursprünglich war von einem zweiten Start noch im Frühling die Rede, aber auf was in der Raumfahrt wirklich Verlass ist, das sind nun mal Verschiebungen. Nach etlichen von diesen konnte am 8. Oktober der Booster aber zum Integrationsgebäude am LC-36 gerollt werden. Dort wurden die erste und zweite Stufe integriert.

Am 29. Oktober erfolgte der Transport der gesamten Rakete zum LC-36, wo sie aufgerichtet, und am 31. Oktober der Static Fire Test durchgeführt wurde. Alle 7 Triebwerke feuerten bei 100% Schub über eine Dauer von 22 Sekunden. Daraufhin ging es wieder zurück in das Integrationsgebäude, um die Nutzlasten in das voluminöse 7-m-Fairing der New Glenn zu installieren. Am 8. November wurde der Stack zum letzten Mal zum Launch Complex 36 transportiert und am Startplatz aufgerichtet. Die Landeplattform Jacklyn wurde derweilen ca. 375 Meilen östlich des Capes stationiert

Sonntag, 9. November 2025, Starttag 1

New Glenn stand aufrecht auf LC-36. Um 16:14 Uhr MEZ gab Blue Origin bekannt, dass die Betankung im Gange sei. Knapp zwei Stunden vor der vorgesehenen Startzeit zog dichte Bewölkung über das Cape. Es folgte schwerer Regen, aber da war ja noch Zeit.
Eine halbe Stunde vor dem Starttermin war der Himmel stellenweise wieder blau, aber es war weiterhin windig. Unbekannt war das Wetter am Landeort. Bei ca. T-20:00 min. wurde schließlich auf T-53:00 min. zurückgestellt, neue Startzeit damit 21:18 Uhr MEZ. Aber um 20:58 Uhr MEZ, 20 min vor dem geplanten Start wurde der Countdown gestoppt. Ein Schiff befand sich in der Sperrzone. Um 21:43 Uhr MEZ wurde der Countdown bei T-30:00 min. wieder aufgenommen, womit sich eine Startzeit genau am Ende des Startfensters um 22:13 Uhr MEZ ergab. Blue Origin meldete gutes Wetter, aber noch ein Problem an einer Bodeneinrichtung. Der Go-NoGo Poll um 21:56 Uhr MEZ war in mehreren Punkten negativ. Auch das Schiff befand sich weiterhin in der Sperrzone. Ein Start war nicht mehr möglich. Die abschließende Frage, die wohl verbleibt, ist, was es einem Seefahrzeug kostet in eine Sperrzone einzufahren. Nach dem Schließen des Startfensters gab Blue Origin übrigens noch bekannt das der Start wegen Cumulus Bewölkung abgesagt wurde, keine Erwähnung anderer Gründe, obwohl im Go/NoGo Poll etliche Starthindernisgründe vorlagen.
Neuer Starttermin sollte nach Absprache mit FAA und Range der 12. November sein.

Mittwoch, 12. November 2025, Starttag 2

Am diesem Tag galt schon das Tagesstartverbot, welches die FAA wegen dem US-Shutdown für die Raumfahrt erlassen hatte. Blue Origin konnte jedoch bei der FAA eine Ausnahmegenehmigung, möglicherweise wegen dem erforderlichen Startfenster dieser Planetenmission, erreichen. Jedoch veroffentlichte Blue Origin bereits im Lauf des Tages eine Startabsage des Startversuches. Die Verschiebung hatte jedoch die NASA veranlasst. Grund war das Wetter, jedoch nicht jenes auf der Erde.
Denn am Tag zuvor wurde ein schwerer koronaler Massenauswurf auf der Sonne beobachtet, der an diesem Tag spätabends oder etwas später die Erde erreichen sollte. Da die Auswirkungen des daraus resultierenden geomagnetischen Sturms als schwerwiegend eingeschätzt wurden, und man die EscaPADE-Sonden nicht einem Risiko, welches gar nicht erforderlich ist, aussetzen wollte, entschied sich die NASA für eine Verschiebung.
Bezüglich dieses Weltraumwetterereignisses siehe auch: „ESA überwacht schwerwiegendes Weltraumwetterereignis„
Schon früh am nächsten Morgen konnte man sich für einen weiteren Startversuch entscheiden.

Donnerstag, 13. November 2025, Starttag 3

Die Wetterbedingungen waren endlich ideal. Überall. Am Startplatz, am Landeplatz und auch über der Grenze zum All. Wieder im gleichen Zeitraum wie Sonntags erfolgte die Meldung von Blue Origin vom laufenden Betankungsvorgang. Zu T-17:00 min. erfolgte der Go/NoGo Poll. Diesmal war alles auf Go. Ein ganz ungestörter Countdown, bis der Startdirektor bei T-00:20 sec. den Countdown stoppte. Schon wieder wurde die Geduld auf die Probe gestellt. Nach einer knappen halben Stunde wurde der Countdown bei T-33:00 min. wieder aufgenommen. Neue Startzeit war damit 21:45 Uhr MEZ. Dabei blieb es auch nicht. Nächster Hold bei T-17:04 min.. Information über den Grund gab es keine. Mit Wiederaufnahme des Countdowns war die Startzeit auf 21:55 Uhr MEZ gerutscht.

Wieder wurde T-00:20 sec. erreicht. Dieses mal aktivierte sich zu diesem Zeitpunkt das Sound Suppression System. Bei ca. T-00:04 sec. liefen die Triebwerke an und nach T-00:00 hob der Träger vorerst sehr gemütlich ab. Er brauchte ca. 37 s für die ersten 1000 m. Das änderte sich bald. Nach gut eineinhalb Minuten wurde auf einer Höhe von ca. 12 km MaxQ erreicht. Nach gut 3 Minuten, auf knapp 72 km Höhe, hatten die Erststufentriebwerke ihren Dienst erfüllt. Ab hier ging es schnell. Es erfolgten Stufentrennung und Zündung der Zweitstufentriebwerke. Nach nicht einmal 4 Minuten im Flug wurde auf knapp 120 km Höhe das Fairing abgetrennt. Der Booster folgte in der Zwischenzeit seiner Flugparabel, wo er auf einer Höhe von 67 km, nach knapp 7 Minuten Flugzeit, den halbminütigen mit 3 Triebwerken ausgeführten Reentry-Burn einleitete.

Die Fluglagesteuerung durch die Finnen war im Livestream, da nur Bilder von großer Entfernung vorhanden waren, leider nicht erkennbar. Nach ca. achteinhalb Minuten war die Flughöhe auf ca. 3 km abgesunken, als die kritische Phase des Landing-Burns nahte. Die 3 schwenkbaren Triebwerke konnten wieder gezündet werden, und verringerten die Sinkgeschwindigkeit für ca. 20 s.

Der Stream war leider nicht ganz durchgehend, unterbrochen von einem Buffering während des Landeanfluges. Gerade dieser war somit nicht in allen Details beobachtbar. Erkennbar war jedoch das Ausklappen der Landebeine und Triebwerkfeuern direkt auf die Landeplattform. Damit setzte der Booster auf… und er blieb stehen.

Nachtrag (selbiger Tag): Jeff Bezos hat auf X ein Video des Landesanfluges veröffentlicht. Auf diesem ist zu erkennen, das der Anflug des Boosters nicht „direkt“ Richtung Landeplattform führt, sondern Diese seitlich versetzt anfliegt. Dieses „Nichttreffen“ der Plattform kann für den Fall eines Kontrollverlustes auch so gewollt sein. Denn so wie New Shepard verfügt auch New Glenn über die Fähigkeit des Hooverns, und so fliegt der Booster die Plattform von der Seite her an. Allerdings verbraucht dieses lange Hoovern sehr viel Treibstoff.

Jubel war zu vernehmen und auch so wohl mancher Betrachter des Livestreams hatte diesen Moment gebannt verfolgt.

Auch wenn die Rückführung des Boosters wohl der spannendste Teil der Mission war, das Missionsziel mußte erst noch erreicht werden. Hier konnte man sich etwas entspannen, die Zeitabstände vergrößerten sich. Und ab hier konnte Blue Origin nur noch Animationen des Flugverlaufes anbieten.
Nach knapp 13 Minuten war der Zeitpunkt für die Deaktivierung der beiden BE-3U Triebwerke erreicht, die nach 25 Minuten Flugzeit für gut 100 s wieder aktiviert wurden. Damit war die Ausrichtung der Flugbahn geschafft.
Nach über 33 Minuten im Flug konnte das Aussetzen der EscaPADE-Sonden wieder Live beobachtet werden, 5 Minuten später wurde der Viasat Demonstrator aktiviert. Damit erreicht der Flug seine Missionsziele und die Beteiligten bei Blue Origin dürften wohl mit Zufriedenheit auf diesen Tag zurückblicken, der das Ergebnis vieler Jahre Arbeit ist.
Ein zweiter Betreiber von wiederverwendbaren orbitalfähigen ersten Stufen ihres Trägersystems steht am Start!

Weitere Bilder

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

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Quelle: ESA/SpaceSafety, 12. November 2025

Drei Weltraumwetterereignisse hintereinander

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

Geschätzte Auswirkung

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

Neue Projekte zur Feinabstimmung von Schätzungen

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

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

Über Sonnenstürme

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

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

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

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Quelle: NASA, 18. Juli 2025

TRACERS wird untersuchen, wie das Weltraumwetter die Erde beeinflusst

Die Magnetosphäre der Erde schützt den Planeten vor dem ständigen Bombardement der Sonnenpartikel, dem so genannten Sonnenwind. Die magnetische Rekonnektion tritt auf, wenn der Sonnenwind mit der Magnetosphäre in Wechselwirkung tritt und bewirkt, dass sich die Magnetfeldlinien trennen und neu verbinden. Dadurch regnen Teilchen auf die Erdatmosphäre herab. Die Auswirkungen des Weltraumwetters können zu schönen Phänomenen wie dem Polarlicht führen, aber auch weltraumgestützte Infrastrukturen wie Satelliten und GPS-Systeme beeinträchtigen.
Durch die Platzierung der beiden TRACERS-Sonden in einer sonnensynchronen Umlaufbahn, so dass sie immer die Tagseite der Erde passieren, wird das Team Tausende von tagesseitigen Rückkopplungsereignissen sammeln. Da es sich um zwei Raumsonden handelt, können die Wissenschaftler durch den Vergleich der von den beiden Sonden gesammelten Daten beobachten, wie schnell sich der Prozess verändert und weiterentwickelt

Missionsübergreifende Zusammenarbeit

Das TRACERS-Missionsteam wird mit anderen Missionen zusammenarbeiten, die komplementäre Regionen und Prozesse untersuchen. Die MMS (Magnetospheric Multiscale Mission) der NASA untersucht die magnetische Rekonnexion aus dem Weltraum. Die TRACERS-Beobachtungen aus der niedrigen Erdumlaufbahn werden es den Wissenschaftlern ermöglichen, die Ergebnisse der beiden Missionen zu vergleichen.
Kürzlich gestartete Missionen wie PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) und EZIE (Electrojet Zeeman Imaging Explorer) der NASA befinden sich ebenfalls in einer niedrigen Erdumlaufbahn und untersuchen den Sonnenwind und die Wechselwirkungen in der Erdatmosphäre. Durch die Kombination der Beobachtungen von PUNCH, EZIE und TRACERS werden die Wissenschaftler in der Lage sein, ein umfassenderes Verständnis davon zu gewinnen, wie die Energie aus der Sonnenatmosphäre durch die Magnetosphäre und die Atmosphäre der Erde fließt.
TRACERS wird von David Miles an der Universität von Iowa geleitet und vom Southwest Research Institute in San Antonio, Texas, verwaltet. Das Heliophysics Explorers Program Office der NASA im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, beaufsichtigt das Projekt für die Heliophysik-Abteilung im NASA-Hauptquartier in Washington, D.C. Die Universität von Kalifornien, Los Angeles, und die Universität von Kalifornien, Berkeley, leiten Instrumente auf TRACERS, die Veränderungen im Magnetfeld und im elektrischen Feld untersuchen.

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• TRACERS – Missionen auf Falcon 9

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Quelle: GFZ 9. September 2024.

9. September 2024 – Der Preis wird von den GFZ Friends, der Vereinigung der Freunde und Förderer des GFZ, jährlich verliehen und ist mit einem Preisgeld von 1.500 Euro verbunden.

Die ausgezeichnete Doktorarbeit
Artem Smirnov erhält den Preis für seine Doktorarbeit zum Thema „Understanding the Dynamics of the Near-Earth Space Environment Utilizing Long-term Satellite Observations“. Diese Dissertation befasst sich mit der Dynamik des erdnahen Weltraums, von der oberen Atmosphäre bis zu einigen Zehntausend Kilometern in den Weltraum hinein. Hier bestimmt die Dynamik geladener Teilchen in unterschiedlicher Dichte und Geschwindigkeit die Bedingungen des sogenannten Weltraumwetters, das für Satelliten, GNSS-Navigationssysteme (Globales Navigationssatellitensystem) aber auch Flugzeuge und technische Systeme auf der Erde erhebliches Störungs- und Gefährdungspotenzial birgt.

Der bemerkenswerteste Teil von Artem Smirnovs Doktorarbeit ist die Entwicklung eines – auf einem neuronalen Netz basierenden – Modells der Elektronendichte in der sog. Topside-Ionosphäre (NET), das 2023 in Nature Scientific Reports veröffentlicht wurde. Die Einführung des NET-Modells stellt einen Paradigmenwechsel in der Modellierung der Ionosphäre dar. Dieses Modell, das auf der Grundlage von 19 Jahren GNSS-Radio-Okkultationsdaten konstruiert wurde, übertrifft das bestehende und gut etablierte empirische Modell der Internationalen Referenz-Ionosphäre (IRI) um das Zehnfache, was das Potenzial des maschinellen Lernens bei der Verbesserung unseres Verständnisses der Ionosphäre der Erde und unserer Vorhersagefähigkeiten demonstriert. Dieses Modell kann in Zukunft zur Vorhersage von Zeiten und Orten, an denen GNSS-Daten ungenau sein könnten, und – durch Berechnung von Korrekturen – zur Verbesserung der GNSS-Positionierung verwendet werden.

Aus der Laudatio
Die Doktorarbeit von Artem Smirnov stellt eine bahnbrechende und umfassende Erforschung der erdnahen Weltraumumgebung dar, einschließlich der Anwendung von Techniken des maschinellen Lernens. Seine Arbeit trägt nicht nur wesentlich zu unserem Verständnis der Weltraumdynamik bei, sondern eröffnet auch Wege für praktische Anwendungen. Führende Wissenschaftler:innen der NASA arbeiten derzeit mit Artem Smirnovs Ergebnissen, z. B. zur Verbesserung der GNSS-Positionierung.

Artem Smirnov hat seine Promotion an der Universität Potsdam in 4 Jahren abgeschlossen und mit Summa Cum Laude promoviert. Bis zu seiner Verteidigung veröffentlichte er 8 begutachtete Erstautor-Publikationen und 20 Co-Autor-Publikationen. Drei seiner jüngsten Veröffentlichungen wurden von den renommierten US-Fachzeitschriften AGU und JGR Space Physics Journal als „Top downloaded paper“ ausgezeichnet. Sein h-Index (die Kennzahl für die weltweite Wahrnehmung einer:s Wissenschaftler:in in Fachkreisen) liegt bei 9, was eine bemerkenswerte Leistung für einen Nachwuchswissenschaftler darstellt.

Über Artem Smirnov
Dr. Artem Smirnov hat an der Lomonosov Moscow State University studiert. Seine Bachelor-Arbeit wurde von der Russischen Akademie der Wissenschaften in der Abteilung Physik der Festen Erde 2017 als Beste im Fach Geophysik ausgezeichnet. Anschließend ging er nach München, wo er seinen Master in Geophysik mit Spezialisierung Geomagnetismus an der Technischen Universität und der Ludwig-Maximilians Universität (LMU) machte, mit Gastaufenthalt am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen. 2019 kam er nach Potsdam, wo er in der GFZ-Sektion „Weltraumphysik und Weltraumwetter“ und an der Universität Potsdam seine Doktorarbeit anfertigte. Nach erfolgreicher Promotion forscht er mittlerweile als Post-Doc-Wissenschaftler an der LMU München – im Rahmen eines Kooperationsprojektes mit dem GFZ.

Über den Friedrich-Robert Helmert-Preis
Doktorand:innen tragen mit ihren wissenschaftlichen Leistungen wesentlich zum Erfolg des GFZ bei. Mit dem Friedrich-Robert-Helmert-Preis werden jedes Jahr junge Wissenschaftler:innen gewürdigt, deren herausragende Dissertationen wesentlich zum besseren Verständnis des Systems Erde beitragen. Die Preisträger:innen erhalten neben dem Preisgeld von 1500 Euro eine Urkunde und eine einjährige Ehrenmitgliedschaft bei den GFZ Friends, der Vereinigung der Freunde und Förderer des GFZ. Das Preisgeld ist nicht zweckgebunden.

Originalpublikation:
A novel neural network model of Earth’s topside ionosphere
https://www.nature.com/articles/s41598-023-28034-z
pdf: https://www.nature.com/articles/s41598-023-28034-z.pdf

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• Ehrungen

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Quelle: GFZ 21. August 2024.

21. August 2024 – Im Zeitalter einer schnell wachsenden Flotte von Satelliten im Weltraum ist die genaue Vorhersage von Weltraumwetterphänomenen wie sturmartigen Verstärkungen von elektromagnetischen Feldern und Teilchenströmen unerlässlich, um die Satelliteninfrastruktur vor Schäden und Systemausfällen zu schützen. Ähnlich wie die Genauigkeit von Wettervorhersagen auf der Erde von der genauen Kenntnis der aktuellen atmosphärischen Bedingungen abhängt, erfordert die Vorhersage der Wetterphänomene des erdnahen Weltraums ein tiefes Verständnis des aktuellen Zustands der dynamischen Strahlungsgürtel, die die Erde umgeben. Ein internationales Forschungsteam um Bernhard Haas und Yuri Shprits vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ hat – in Zusammenarbeit mit dem Sonderforschungsbereich „Data assimilation“ der Universität Potsdam – am Beispiel eines geomagnetischen Sturms gezeigt, wie das in der terrestrischen Wettervorhersage sehr leistungsfähige Prinzip der Datenassimilation hierfür genutzt werden kann. Dabei handelt es sich um ein Verfahren, das aus einer Fülle von punktuellen Echtzeit-Messungen, in diesem Fall per Satellit, mithilfe physikalisch basierter Modelle fortlaufend einen stimmigen Gesamt-Ausgangszustand für die weiteren Prognosen ermittelt. Die Studie ist im Fachmagazin Nature Scientific Reports erschienen.

Hintergrund: Notwendigkeit und Herausforderung bei der Weltraumwettervorhersage
Die Strahlungsgürtel und der Ringstrom, die die Erde im Weltraum umgeben, stellen eine Bedrohung für Satelliten dar: Die dort fliegenden geladenen Teilchen können durch Effekte wie Aufladung oder Oberflächenladung an elektronischen Komponenten vorübergehende Fehlfunktionen oder irreversible Schäden verursachen. Bei geomagnetischen Stürmen, die die Teilchenströme verstärken und „verwirbeln“, steigt diese Gefährdungslage. Eine rechtzeitige Vorhersage solcher Gefahren kann Satellitenbetreibern helfen, ihre wertvollen Anlagen zu schützen.

Um die Teilchenströme um die Erde räumlich und zeitlich möglichst präzise vorhersagen zu können, ist es notwendig, den Ausgangszustand permanent möglichst genau zu kennen. Hierfür stehen aber nur punktuelle Messungen von einigen spezialisierten Satelliten zur Verfügung. Das globale Bild muss daraus mithilfe von Modellen errechnet werden.

Zwar sind in der Modellierung und Beschreibung der Ringströme grundsätzlich Fortschritte zu verzeichnen. So hat eine Mitte 2023 von Forschern des GFZ publizierte Studie einen bislang nicht berücksichtigten Verlustmechanismus von Teilchen im Ringstrom entdeckt, der die Genauigkeit der Weltraumwettervorhersage entscheidend verbessern könnte. Und mit physikalischen Modellen lässt sich die grundlegende Dynamik des Ringstroms in geomagnetisch ruhigen Zeiten bereits gut darstellen.

„Insbesondere bei hochdynamischen Ereignissen wie geomagnetischen Stürmen sind globale Zustandsbeschreibungen in nahezu Echtzeit aber immer noch eine Herausforderung“, sagt Bernhard Haas, Doktorand in der GFZ-Sektion Weltraumphysik und Weltraumwetter und Erstautor der Studie.

Übertragung einer Methode aus der Meteorologie: die Datenassimilation
Daher machten sich Haas und sein Team vom GFZ um Yuri Shprits, Leiter der Sektion und Professor an der Universität Potsdam, zusammen mit weiteren Forschenden des Sonderforschungsbereichs „Data Assimilation“ (SFB 1294) der Universität Potsdam sowie aus den USA und Japan die Vorteile der sogenannten Datenassimilation zunutze. Dieses Verfahren hat sich bereits in der Meteorologie als unverzichtbar erwiesen, wo ebenfalls kleine Unsicherheiten in der Kenntnis des aktuellen Zustands zu erheblichen Fehlern in zukünftigen Vorhersagen führen können.

Als Datenassimilation bezeichnet man das Zusammenführen von Informationen aus Messungen und physikalischen Modellen. Ein zugrundeliegender Algorithmus ist beispielsweise der auch in der vorliegenden Studie verwendete Kalman-Filter. In einer iterativen Schleife wird der zukünftige Zustand auf Basis der jeweils aktuell verfügbaren Messdaten und des zugrundeliegenden physikalischen Modells permanent neu abgeschätzt, inklusive Angabe der dazugehörigen Unsicherheit.

Auch im Bereich der Weltraumwettervorhersage ist die Assimilierung von Echtzeitdaten der Teilchenflüsse, die von Satelliten bereitgestellt werden, ein Schlüssel, um Erkenntnisse über den gegenwärtigen Zustand der Weltraumumgebung zu gewinnen und Analysen nach extremen Ereignissen wie geomagnetischen Stürmen durchzuführen.

Validierung des Ansatzes mit Daten aus einem geomagnetischen Sturm 2017
Während bisherige Bemühungen, mit diesem Ansatz zu arbeiten, aufgrund begrenzter Datenmengen nicht quantitativ validiert werden konnten, boten die Van-Allen-Sonden der US-amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA und der Arase-Satellit der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA der wissenschaftlichen Gemeinschaft eine einzigartige Gelegenheit hierfür: Es umkreisten gleich mehrere hochspezialisierte Satelliten gleichzeitig die Erde. Sie konnten während des geomagnetischen Sturms am 7. September 2017 hochpräzise Daten über die Teilchenflüsse liefern. Dabei befanden sich die Van-Allen-Sonden auf der Tagseite der Erde, Arase auf der gegenüberliegenden Nachtseite. Diese Kombination ermöglichte es den Forschenden, die Ergebnisse der Assimilierung von Daten eines Satelliten durch die des anderen zu validieren und die globale Reaktion des Ringstroms während dieses Ereignisses zu untersuchen.

Resümee
„Die Ergebnisse unserer Studie unterstreichen, dass die Datenassimilation bei geomagnetischen Stürmen, bei denen die Vorhersage des dynamischen Systems schwierig ist, zu einem entscheidenden Instrument wird. Dabei reicht die Assimilierung von Messungen eines einzigen Satelliten aus, um die globalen Modellergebnisse erheblich zu verbessern. Das stellt die traditionellen Annahmen in der Meteorologie in Frage, wo oft große Datenmengen für die Assimilierung verwendet werden“, resümiert Bernhard Haas.

Yuri Shprits betont: „Das am GFZ betriebene Ringstrommodell kombiniert alle verfügbaren Daten, auch von anderen Satelliten, mit unserem hochmodernen Modell und liefert so die genaueste Rekonstruktion des aktuellen Zustands der gefährlichen Weltraumumgebung sowie präzise Vorhersagen für die Zukunft. Diese Forschung ebnet den Weg für eine neue Art von Vorhersagen auf der Grundlage von Messungen, die zum Schutz unserer wertvollsten Güter im Weltraum beitragen werden.“

Originalstudie:
Haas, B., Shprits, Y.Y., Wutzig, M. et al. Global validation of data-assimilative electron ring current nowcast for space weather applications. Sci Rep 14, 2327 (2024).
doi.org/10.1038/s41598-024-52187-0
https://www.nature.com/articles/s41598-024-52187-0
pdf: https://www.nature.com/articles/s41598-024-52187-0.pdf

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• Weltraumwetter

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

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

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

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

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

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

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

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• Unsere Sonne

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Quelle: Airbus Defence and Space 22. Mai 2024.

Brüssel 22. Mai 2024 – Airbus wurde von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) mit der Entwicklung und dem Bau des Weltraumwettervorhersagesatelliten Vigil beauftragt, der ersten operationellen Mission im Rahmen des ESA-Programms für Weltraumsicherheit (Space Situational Awareness, SSA). Der Satellit wird die Erde vor ankommenden Sonnenstürmen und koronalen Massenauswürfen warnen, die Satelliten in der Erdumlaufbahn sowie elektronische und Energieverteilungssysteme auf der Erde stören können.

Patrick Wood, Leiter von Space Systems UK, Airbus Defence and Space, sagte: „Vigil ist eine der aufregendsten und wichtigsten Weltraummissionen, die nicht nur unser Verständnis für das Verhalten der Sonne verbessern wird, sondern uns auch eine frühere und präzisere Warnung vor potenziell schädlichem Sonnenwetter ermöglicht. Die Meteorologen im Weltraum werden in der Lage sein, zu sehen, was von der Sonne kommt, und genauere Warnungen auszusprechen.”

Andrew Griffith, Minister für Raumfahrt im Ministerium für Wissenschaft, Innovation und Technologie, sagte: „Das Weltraumwetter erzeugt atemberaubende Phänomene wie die jüngsten Nordlichter über unserem Himmel – aber es stellt auch ein echtes Risiko für unsere Lebensweise dar, die zunehmend von Weltraum- und Satellitendiensten abhängig ist. Die Vigil-Mission wird unser Verständnis der Auswirkungen potenziell gefährlicher Sonnenereignisse verändern, und ich gratuliere Airbus hier im Vereinigten Königreich dazu, dass es die Führung bei dieser wichtigen Mission übernommen hat.“

„Vigil wird Europas erster rund um die Uhr einsatzbereiter Weltraumwettersatellit sein und er wird wertvolle Zeit gewinnen zum Schutz kritischer Infrastrukturen wie Stromnetze oder Mobilfunknetze auf der Erde sowie wertvoller Satelliten in der Erdumlaufbahn, einschließlich der Internationalen Raumstation ISS“, sagte Josef Aschbacher, Generaldirektor der ESA. „Vigil wird sowohl die Vorlaufzeit der Weltraumwetterwarnungen als auch deren Detailgenauigkeit durch seinen einzigartigen Blickwinkel im tiefen Weltraum drastisch verbessern.“

Vigil wird am Lagrange-Punkt L5 auf der gleichen Umlaufbahn wie die Erde positioniert, 150 Millionen km hinter ihr, während die Erde die Sonne umkreist. Dadurch kann Vigil die Sonne bei ihrer Rotation beobachten und die Größe und Geschwindigkeit des Sonnenwetters erkennen, das auf die Erde zusteuert. Die Daten von Vigil könnten vier bis fünf Tage lang Hinweise auf Sonnenwinde liefern, die auf die Erde zuströmen.

Von seinem besonderen Aussichtspunkt aus wird Vigil andere Satelliten ergänzen, die die Sonne aus größerer Nähe zur Erde beobachten. Zu den potenziell schädlichsten Ereignissen gehören die koronalen Massenauswürfe (CMEs) der Sonne, die aus einem magnetisierten Plasma bestehen, das Protonen, Elektronen und andere geladene Teilchen enthält. Im Jahr 1989 wurde die Erde von einem großen geomagnetischen Sturm heimgesucht, der in ganz Quebec zu einem neunstündigen Ausfall der Stromübertragung führte.

Durch die Vorwarnung vor einem CME können Energieversorgungsunternehmen und Behörden die Systeme vorübergehend abschalten, um sie vor Stromstößen zu schützen und sicherzustellen, dass sie nach dem Abklingen der Gefahr schnell wieder in Betrieb genommen werden können. Auf diese Weise werden längere Stromausfälle und größere Schäden an elektronischen Systemen, die für globale Ortungs- und Kommunikationsdienste genutzt werden, vermieden.

Vigil, das im Vereinigten Königreich gebaut wird, umfasst einen vom U.S. Naval Research Laboratory entwickelten kompakten Koronagraphen, einen heliographischen Imager von Leonardo S.p.A. aus Florenz und einen Photomagnetfeld-Imager vom deutschen Max-Planck-Institut. Darüber hinaus wird Vigil einen Plasmaanalysator des Mullard Space Science Laboratory in London und ein Magnetometer vom Imperial College London mitführen. Die NASA liefert das sechste Instrument von Vigil, einen Bildgeber für extremes Ultraviolett.

Die Plattform des Satelliten wird die besten Voraussetzungen für hochwertige wissenschaftliche Messungen bieten, einschließlich strenger Maßnahmen zur Kontrolle der magnetischen Reinheit und der Kontamination. Da es sich um eine operationelle Mission handelt, muss die Konstruktion des Satelliten extrem widerstandsfähig sein, um den kontinuierlichen, fehlerfreien Betrieb seiner Instrumente und eine hohe Zuverlässigkeit der Datenübertragung für die Nutzer zu gewährleisten, insbesondere im Falle eines größeren Sonnenereignisses.

Vigil wurde von der ESA im Jahr 2022 ausgewählt und wird von der britischen Weltraumbehörde und anderen ESA-Mitgliedstaaten unterstützt. Das britische Met Office hat eine eigene Abteilung für Weltraumwettervorhersagen, die die Daten von Vigil nutzen wird, um der Welt genauere Vorhersagen zu bieten.

Vigil, das 2031 gestartet werden soll, wird das erste ESA-Raumfahrzeug sein, das auf L5 positioniert wird und mehr als 7,5 Jahre in der Umlaufbahn arbeiten soll.

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• ESA Sonnenmission Vigil (früher Lagrange)

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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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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: GFZ 22. November 2023.

22. November 2022 – Heute trägt das GFZ innerhalb eines internationalen wissenschaftlichen Konsortiums, Swarm DISC (Swarm Data, Innovation, and Science Cluster), zur regelmäßigen Bereitstellung von Datenprodukten für Geomagnetismus und Weltraumwetter bei, die aus den Swarm-Messungen gewonnen werden.

Die drei baugleichen Satelliten umkreisen die Erde auf polaren Bahnen in einer besonderen Konstellation: Swarm A und Swarm C fliegen als Satellitenpaar in einer Höhe von 462 Kilometern, Swarm B auf einer entfernteren Umlaufbahn in 510 Kilometer Höhe. Die endgültige Orbitkonstellation war im April 2014 erreicht. Dementsprechend wird das 10-jährige Swarm-Jubiläum im April 2024 offiziell gefeiert werden, im Rahmen einer wissenschaftlichen Konferenz in Kopenhagen, Dänemark.

Die Swarm-Mission
Jeder der drei Satelliten erhebt hochgenaue und hochaufgelöste Messungen der Stärke und der Richtung des magnetischen Feldes. In Kombination liefern sie die notwendigen Beobachtungsdaten, die für die Modellierung der verschiedenen Quellen des erdmagnetischen Feldes gebraucht werden.

„Die Swarm-Mission war ursprünglich nur für mindestens vier Jahre geplant, sie liefert aber auch nach 10 Jahren hochqualitative Daten insbesondere zu Stärke und Richtung des Erdmagnetfelds. Diese Daten trugen und tragen zu wesentlichen Erkenntnisgewinnen über physikalische Prozesse sowohl innerhalb als auch außerhalb der Erde bei“, sagt Monika Korte, Leiterin (komm.) der Sektion 2.3 „Geomagnetismus“ am GFZ.

Einerseits sind die Daten wichtige Grundlage zur genauen Kartierung des sich langsam ändernden Hauptfelds und zur Erforschung der zugrunde liegenden Bewegungen im flüssigen äußeren Erdkern, der das Erdmagnetfeld wie ein Dynamo erzeugt. Andererseits sind sie unverzichtbar zum Verständnis der diversen elektrischen Stromsysteme im Umfeld der Erde und des Zustands der Ionosphäre, was zur Charakterisierung von Weltraumwetterbedingungen von Bedeutung ist. Die Ströme schneller geladener Teilchen im Weltraum, die ihre Ursache in Sonneneruptionen haben, bilden u.a. eine Gefahr für Satelliten und Raumfahrzeuge, können aber auch elektronische Systeme auf der Erde stören. Das Erdmagnetfeld hat hierbei eine wichtige Abschirmfunktion.

Swarm und Polarlichter
Die Daten der Swarm-Mission spielen auch für das Verständnis von Polarlichtern eine wichtige Rolle, wie sie in diesem Jahr vermehrt auch in unseren Breiten zu beobachten sind. Polarlichter entstehen, wenn bei starker Sonnenaktivität geladene Teilchen des Sonnenwindes, gelenkt durch das Erdmagnetfeld, in die Atmosphäre gelangen. Dort regen die Teilchen Moleküle wie Sauerstoff oder Stickstoff zum Leuchten in verschiedenen Farben an. Es gibt bereits Datenprodukte, die – punktuell – die Grenzen des Polarlichtovals bestimmen, also der Zone um die Polregion, in der Polarlichter auftreten. Das basiert auf punktuellen Messungen auf den jeweiligen Satellitenbahnen. Daraus lassen sich dann Modelle für das komplette Polarlichtoval berechnen – allerdings bislang nur für die Vergangenheit. „Wir hoffen, in den nächsten Jahren auch eine Vorhersage des Polarlichtovals aus Swarm-Daten entwickeln zu können“, so Korte.

Tradition und Zukunft der Magnetfeldbeobachtung aus dem All
Swarm setzt die wichtige Beobachtung der Erdmagnetfelds aus dem Weltraum fort, die von 2000 bis 2010 wesentlich von CHAMP getragen wurde. Dieser Satellit des GFZ und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR war gleichzeitig für hochgenaue Messungen des Erdschwerefelds konzipiert. Die drei Swarm-Satelliten sind auf das Magnetfeld fokussiert und liefern im Vergleich zu CHAMP nicht nur mehr räumlich verteilte Daten, sondern bald auch längere Zeitreihen.

Die Nutzergemeinschaft hofft, dass die Swarm-Mission noch bis mindestens 2030 in Betrieb bleibt, um aus der Datenreihe insbesondere Informationen über den Zeitraum eines kompletten Sonnenfleckenzyklus zu gewinnen. Ein solcher Zyklus der Sonnenaktivität dauert – von einem Aktivitätsminimum zum nächsten – im Schnitt rund 11 Jahre. In dieser Zeit nimmt die Zahl der Sonnenflecken zu und wieder ab. Die Sonnenflecken stoßen – getrieben von internen Magnetfeldern – große Mengen geladener Teilchen in den Weltraum aus, daher der Begriff Sonnenaktivität. Diese Teilchen tragen als bewegte Ladung selbst ein Magnetfeld mit sich und beeinflussen daher auch das Magnetfeld im erdnahen Raum. Weil sich die Polarität der Sonnenflecken nach 11 Jahren ändert, dauert ein kompletter Zyklus rund 22 Jahre. Das letzte Aktivitätsminimum war zur Jahreswende 2019/20.

Aktuell wird u.a. am GFZ daran gearbeitet, viele der bisher mit einer Verzögerung von vier bis sechs Tagen erzeugten Datenprodukte nahezu in Echtzeit zur Verfügung zu stellen. „Dies war bei keiner der bisherigen erdnahen Magnetfeldmissionen der Fall und ist nur aufgrund der extrem hohen Datenqualität und Stabilität der Mission möglich. Diese neuen Datenprodukte werden daher eine noch wichtigere Rolle als bisher für die Charakterisierung des Weltraumwetters spielen, obwohl die Swarm-Mission ursprünglich gar nicht für diesen Zweck konzipiert wurde“, sagt Guram Kervalishvili, Wissenschaftler in der Sektion 2.3 „Geomagnetismus“ und Projektmanager für die ESA Swarm Mission und ESA Space Weather Aktitvitäten am GFZ.

Umfassende Informationen zu den Datenprodukten der Swarm Mission finden Sie unter: https://swarmhandbook.earth.esa.int.

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• Swarm

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Quelle: Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie 12. September 2023.

12. September 2023 – Am 4. Oktober startet voraussichtlich der österreichische Nanosatellit PRETTY an Bord einer Vega-Rakete vom europäischen Weltraumbahnhof im südamerikanischen Kourou ins All. Als Teil der weltweiten Umwelt- und Wetterbeobachtung der ESA soll er den Klimawandel erforschen und zur Nachhaltigkeit im Weltraum beitragen. Entwickelt wurde der Satellit von Beyond Gravity Austria als Hauptauftragnehmer gemeinsam mit der TU-Graz sowie der Seibersdorf Labor GmbH für die ESA.

Neue Technologien zur Erforschung des Klimawandels
Der von Österreich im Rahmen des ESA-Technologieprogramms GSTP finanzierte Nanosatellit trägt dazu bei, neue Technologien zur Erforschung des Klimawandels und zur Nachhaltigkeit im Weltraum zu etablieren. Eine solche neue Technologie ist insbesondere das PRETTY-Hauptinstrument, ein von Beyond Gravity entwickeltes Reflektometer. Es bestimmt Eisbedeckungen auf der Erdoberfläche sowie die exakte Höhe der Meeresspiegel und die Intensität von Meereswellen. Von der Seibersdorf Labor GmbH stammt das zweite Instrument, ein Strahlungsdetektor. Dieser misst die Weltraumstrahlung und beurteilt die Effekte auf die Elektronik des Satelliten und trägt mit den daraus gewonnenen Erkenntnissen zur Nachhaltigkeit von Weltraummissionen bei. Beide Instrumente werden gänzlich neue Messverfahren anwenden.

„Das Schmelzen von Eisflächen und der Anstieg der Meeresspiegel zählen zu den sichtbarsten Beispielen für die Ausprägung der Klimakrise. Mit dem österreichischen Klimasatelliten PRETTY haben wir dafür eine neue und genauere Messmethode aus dem All. Die Daten werden der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt. Die Erkenntnisse aus der Mission tragen so zur Nachhaltigkeit auf Erde und im Weltraum bei“, betont Klimaschutz- und Weltraumministerin Leonore Gewessler.

Neue Weltraumtechnologien kostengünstig ausprobieren
„Kleinsatelliten sind ein wichtiges Element, um die Weltraumforschung entscheidend voranzubringen. Mit Kleinsatelliten eröffnen sich viele Möglichkeiten, neue Weltraumtechnologien rasch und kostengünstig auszuprobieren“, sagt Andreas Geisler, Leiter der Agentur für Luft- und Raumfahrt der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG), die im Auftrag des BMK die österreichischen Weltraumaktivitäten fördert. „Aus diesem Grund haben wir mit der ESA eine Ausschreibung und technische Betreuung der Satellitenentwicklung konzipiert, die genau auf die österreichischen Bedürfnisse zugeschnitten ist.“

Entwickelt und gebaut in Österreich
Der Nanosatellit PRETTY (Passive Reflectometry and dosimetry) wird der fünfte Satellit „Made in Austria“ im Weltall sein. Es ist bereits der dritte Nanosatellit aus den Labors der TU-Graz, die auch die Bodenstation der Satellitenmission betreibt.

„Die Analyse des Klimawandels und wie wir dessen Herausforderungen begegnen, sind zentrale Forschungsthemen der TU-Graz. Der Satellit PRETTY wird hierfür einen wichtigen Beitrag leisten. Mit den anspruchsvollen wissenschaftlichen und technologischen Herausforderungen von Satellitenmissionen ist die TU-Graz bestens vertraut. Mit TUGSAT-1 und OPS-SAT konnten wir mit der Konstruktion und Produktion von Satelliten sowie deren Überwachung von der Erde aus über viele Jahre Erfahrung sammeln“, sagt Harald Kainz, Rektor der TU-Graz.

Gesamtverantwortung für eine Raumfahrtmission
PRETTY ist ein Nanosatellit aus drei Würfeln von jeweils zehn mal zehn mal zehn Zentimetern. Der Satellit ist eine In-Orbit-Demonstrator-Mission der ESA und wird die Erde in einer polaren Umlaufbahn in rund 600 Kilometern Höhe umkreisen. Entwickelt und gebaut wurde der PRETTY-Klimasatellit vollständig in Österreich.

„Zum ersten Mal hatten wir die Gesamtverantwortung für eine gesamte Raumfahrtmission, ein Ritterschlag für jedes Weltraumunternehmen“, so Kurt Kober, Geschäftsführer von Beyond Gravity Austria (ehemals RUAG Space), Österreichs größtem Weltraumzulieferer.

Das Unternehmen mit Sitz in Wien-Meidling ist Marktführer etwa bei Produkten für die präzise Positionsbestimmung von Satelliten im All oder dem Hitze- und Kälteschutz von Satelliten.

Genaue Höhenmessungen
Das Hauptinstrument von PRETTY ist ein von Beyond Gravity in Wien entwickeltes Instrument zur sogenannten passiven Reflektometrie.

„Dieses Instrument erlaubt besonders genaue Höhenmessungen bis in den Dezimeter- und Zentimeterbereich“, so Projektleiter Walter Hörmanseder von Beyond Gravity.

Andreas Dielacher, der zuständige Systemingenieur bei Beyond Gravity ergänzt: „Die interferometrische Methode wird erstmalig im All angewandt. Dabei werden empfangene Signale der EU-Navigationssatelliten Galileo und der US-Navigationssatelliten GPS verwendet, um sie mit an der Erdoberfläche reflektierten Signalen zu korrelieren. Daraus lassen sich unter anderem die Höhe von Wellen und Eiskappen bestimmen, aber auch Windgeschwindigkeiten oder Bodenfeuchte. Die gewonnenen Daten werden von einem internationalen Wissenschaftsteam ausgewertet, das auf diese dringend wartet.“

Die Daten werden der Öffentlichkeit frei zur Verfügung gestellt.

Weltraumwetter erfordert robuste und nachhaltige Satellitensysteme
Satelliten sind im Weltraum einer sehr herausfordernden Umgebung ausgesetzt.

„Weltraumwetterereignisse, wie beispielsweise Sonnenstürme, haben Auswirkungen auf den Flugverkehr, Kommunikations- und Navigationssysteme, sowie auf die Stromversorgung auf unserer Erde und können Satelliten und Astronauten im All gefährden“, so Peter Beck, Leiter Strahlenschutz, Weltraumwetter und Strahlungsfestigkeit bei Seibersdorf Laboratories. „Daher sind Prüfungen bezüglich Strahlungsfestigkeit von Satellitenkomponenten essenziell für die Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit von Weltraummissionen.“

Seibersdorf Laboratories stellt der internationalen Weltraumindustrie Prüfungen auf Strahlungsfestigkeit als kommerziellen Service zur Verfügung.

Referenzdosimetrie
SATDOS, die zweite Nutzlast von PRETTY, wurde von Seibersdorf Laboratories entwickelt. SATDOS liefert mit Hilfe von mehreren Strahlungssensoren Erkenntnisse zu Sonnenaktivität und Weltraumwetter. Die im Rahmen von PRETTY entwickelte SATDOS Referenzdosimeter-Plattform misst den Einfluss der Strahlungsumgebung im Weltall auf Elektronikbauteile, wie sie vielfach in allen modernen Geräten und natürlich auch in Satelliten zum Einsatz kommen.

„Die gemessenen Strahlungseffekte erlauben Rückschlüsse auf das aktuell vorherrschende Weltraumwetter und die Zuverlässigkeit von Elektronik in Satelliten“, erklärt Christoph Tscherne, Experte für Strahlungsfestigkeit und Projektleiter für PRETTY bei Seibersdorf Laboratories, „damit trägt die Referenzdosimetrie-Plattform SATDOS zur Nachhaltigkeit von Weltraummissionen bei.“

PRETTY ist der fünfte Austrosatellit im All
PRETTY ist der dritte Satellit aus den TU-Graz-Laboren und wird der fünfte Austrosatellit im All sein. Die bisherigen österreichischen Satelliten (allesamt Kleinsatelliten) im Überblick:

• TUGSAT-1 der Technischen Universität Graz
• UniBRITE der Universität Wien (TUGSAT-1 und UniBRITE sind Teil einer Flotte von fünf Nano-Satelliten, die Helligkeitsschwankungen von Sternen messen; beide seit 2013 im All)
• PEGASUS der FH Wiener Neustadt (untersucht die Beschaffenheit der Erdatmosphäre; seit 2017 im All)
• OPS-SAT der TU-Graz (weltweit erste öffentlich zugängliche in-orbit Testplattform zur Erprobung neuer operationeller Technologien und Weltraumsoftware; erste ESOC Nanosatellitenmission; seit 2019 im All)

Alle Kleinsatelliten wurden vom BMK als Weltraumministerium entweder aus ESA- oder aus nationalen Mitteln über die FFG gefördert.

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• Planet Erde
• Triton + weitere Sats auf Vega (VV23)

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