Die RF-Observatorien SOHO, Inouye, BioSentinel, Proba-3, Parker Solar Probe, SPHEREx, PUNCH, Carruthers, Helios und SunRISE untersuchen solare Radioeruptionen, die Sonnenatmosphäre, den Einfluss der Sonnenstrahlung auf verschiedene Objekte und kartieren das solare Magnetfeld von der äußeren Korona bis zum interplanetaren Raum.
Das Verständnis des Weltraumwetters, die Suche nach Mineralien und die Beurteilung der Auswirkungen von Erdbeben auf das Erdmagnetfeld sind mithilfe der Technologien geomagnetischer Observatorien möglich. Derzeit sind in Russland 16 solcher Observatorien unter der Leitung der Russischen Akademie der Wissenschaften (RAN) in Betrieb. Sie befinden sich in verschiedenen Regionen des Landes, darunter in den Gebieten Moskau, Leningrad, Jaroslawl, Swerdlowsk, Nowosibirsk und Irkutsk, in der Republik Sacha (Jakutien), der Region Chabarowsk, dem Gebiet Magadan und der Region Kamtschatka.
Geomagnetische Observatorien sind wissenschaftliche Einrichtungen, die das Erdmagnetfeld kontinuierlich aufzeichnen und messen. Sie dienen der Erforschung von Magnetstürmen, Weltraumwetter und allgemein von Prozessen, die mit dem Einfluss der Sonne auf unseren Planeten zusammenhängen. Geomagnetische Aktivitätsindizes werden anhand der Daten dieser Observatorien berechnet. Diese Indizes geben den Grad des Einflusses des Sonnenwinds auf die Erdmagnetosphäre an.
Das wichtigste Instrument in geomagnetischen Observatorien ist ein Skalarmagnetometer. Es misst die Stärke des Erdmagnetfelds als Ganzes. Wie andere Geräte benötigt auch dieses ein separates Gehäuse, um es vor möglichen anthropogenen Quellen magnetischer Schwankungen zu schützen. Der Sensor enthält eine spezielle Flüssigkeit – beispielsweise Kerosin oder eine wässrige Alkohollösung. Eine Spule ist um die Außenseite des Kolbens gewickelt, der diese Lösung enthält. Wird Strom durch die Spule geleitet, entsteht ein relativ starkes Magnetfeld. Dieses Feld wirkt auf den Sensor und bewirkt, dass sich die magnetischen Momente der Partikel in der Flüssigkeit entlang des Feldes ausrichten. Anschließend wird der Strom abgeschaltet. Das Feld verschwindet jedoch nicht sofort. Stattdessen beginnt der Feldvektor zu präzessieren, d. h. seine Achse ändert ständig ihre Position im Raum und verläuft nun um den Vektor des Erdmagnetfeldes.
Die Forscher verwenden in ihrer Arbeit auch ein Vektormagnetometer. Es kann die Richtung des Magnetfelds in verschiedene Richtungen messen. Das Gerät arbeitet mit einem sogenannten Fluxgate – einem Metallsensor aus einer magnetischen Eisen-Nickel-Legierung. Bei der Messung des Magnetfelds ändert sich der Zustand der Legierung, wodurch die Änderungen erfasst werden können.
Ein weiterer Fluxgate-Sensor ist am Fernrohr eines Theodoliten angebracht, einem Instrument zur Winkelmessung in der Horizontalen und Vertikalen. Um ununterbrochene Messungen zu gewährleisten, wird dieses Instrument entmagnetisiert: Alle Originalteile werden durch nichtmagnetische ersetzt. Alle paar Tage messen Spezialisten mit diesem Gerät die magnetische Deklination – den Neigungswinkel des Magnetfelds zwischen der Kompassnadel und der geografischen Nordrichtung – sowie die magnetische Neigung – die Neigung der Kompassnadel zum Horizont. Diese Winkelmessungen sind notwendig, um bereits mit einem anderen Instrument durchgeführte Messungen zu korrigieren.
Die NASA-ESA-Raumsonde SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) nahm diese Aufnahme der Sonne im extremen Ultraviolettlicht am 24. Februar 2015 auf. Die Aufnahme entstand in einem dreistündigen Zeitraum, in dem unser nächster Stern eine koronale Masse sowie einen Teil eines Sonnenfilaments ausstieß. Während einige Filamente in die Sonne zurückfielen, entkam ein erheblicher Teil als helle Partikelwolke ins Weltall.
Die im Dezember 1995 gestartete gemeinsame NASA-ESA-Mission SOHO war darauf ausgelegt, die Sonne von innen zu erforschen. Obwohl ihre Mission ursprünglich nur für 1998 geplant war, sammelte sie weiterhin Daten, erweiterte das Verständnis der Wissenschaftler über unseren nächsten Stern und ermöglichte zahlreiche neue Entdeckungen, darunter die Entdeckung von über 5.000 Kometen.
Am 24. Februar 2015 stieß die Sonne innerhalb von drei Stunden eine koronale Masse zusammen mit einem Teil ihres Sonnenfilaments aus. (NASA)
Die NASA erforscht die Sonne weiterhin mit Hilfe verschiedener Raumsonden. Dazu gehören die NASA-Sonde IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe), das Carruthers Geocorona Observatory und die NOAA-Sonde SWFO-L1 (Space Weather Follow On-Lagrange 1).
Von 2017 bis 2019 kooperierte KX Systems mit dem Frontier Development Lab (FDL) über das Ames Research Center der NASA im Silicon Valley, Kalifornien. In Zusammenarbeit mit NASA-Wissenschaftlern nutzte KX die Fähigkeiten von kdb+ für die Suche nach Exoplaneten und die Weltraumwettervorhersage – Bereiche, die durch KI-Modelle verbessert werden konnten. Eine der Fragen, die das FDL beantworten wollte, war, ob kdb+ das Weltraumwetter, das Polarlichter verursacht, vorhersagen und somit den Zeitpunkt von durch Sonneneinstrahlung verursachten Signalstörungen bei GPS-Satelliten bestimmen kann.
Durch den Import mehrerer Datensätze, die die Ionosphäre, die Sonnenaktivität und das Erdmagnetfeld erfassen, und die Anwendung von Algorithmen des maschinellen Lernens auf diese Datensätze konnten die Forscher des Advanced Research Laboratory zerstörerische Ereignisse bis zu 24 Stunden im Voraus vorhersagen.
Obwohl es sich hierbei um eine akademische Anwendung von KI handelte, gibt KX Systems an, dass einige der Ergebnisse dieser Arbeit in kommerziellen Produkten verwendet wurden, da es Ähnlichkeiten zwischen KI-Modellen gibt, die zur Erkennung von Mustern bei Satellitensignalverlusten entwickelt wurden, und Modellen, die den Wartungsbedarf für industrielle Fertigungsanlagen vorhersagen.
Partnerschaften mit der NASA ermöglichen es künstlicher Intelligenz, Sonnenereignisse vorherzusagen.
Polarlichter erleuchten den Nachthimmel über Städten, doch dieselbe Sonnenaktivität, die Polarlichter verursacht, kann auch Satelliten stören, die für die Systeme der Erde von entscheidender Bedeutung sind. Künstliche Intelligenz könnte die Lösung für das Problem sein, diese Sonnenereignisse vorherzusagen und Satellitenbetreiber zu warnen.
Polarlichter sind zwar ein wunderschöner Anblick auf der Erde, doch die Sonnenaktivität, die sie verursacht, kann Weltrauminfrastruktur wie Satelliten schwer beschädigen. Die Vorhersage solcher schädlicher Sonnenereignisse mithilfe künstlicher Intelligenz war eines der gemeinsamen Projekte von KX und FDL. Sebastian Saarloos
Das Advanced Research Laboratory (ARL) in Mountain View, Kalifornien, ist eine fortlaufende Partnerschaft zwischen der NASA und kommerziellen Unternehmen im Bereich der künstlichen Intelligenz. Ziel ist die Anwendung fortschrittlicher maschineller Lernverfahren auf Fragestellungen, die für die NASA und darüber hinaus von Bedeutung sind. Seit 2016 setzt das ARL KI für die NASA in den Bereichen Planetenschutz, Heliophysik, Erdwissenschaften, Medizin und Mondforschung ein.
In Zusammenarbeit mit KX Systems wollte Frontier Development Lab bewährte Software auf innovative Weise einsetzen. Die führende Datenanalysesoftware des Unternehmens, kdb+, wird üblicherweise in der Finanzbranche verwendet, um sich schnell ändernde Markttrends zu verfolgen. Das Unternehmen erforschte jedoch ihre potenziellen Anwendungsmöglichkeiten im Weltraum.
KX Systems, ein Geschäftsbereich von FD Technologies plc, ist ein Technologieunternehmen, das Datenbankmanagement- und Analysesoftware für Kunden anbietet, die schnelle Entscheidungen treffen müssen. Obwohl KX bereits 1993 gegründet wurde, ist das KI-basierte Geschäft des Unternehmens deutlich gewachsen. Die Zusammenarbeit mit der NASA habe die Entwicklung einiger Funktionen beschleunigt, so das Unternehmen.
Seit den 1950er Jahren kartieren Sonnenphysiker Magnetfelder auf der Sonnenoberfläche. Doch auch die Kartierung von Magnetfeldern in Regionen oberhalb der Oberfläche, wie der Korona, wird schon lange erforscht, da dort Sonnenwinde und Weltraumwetterphänomene wie Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe entstehen. Das Inouye-Sonnenteleskop, das sich nahe dem Gipfel des Haleakala auf der hawaiianischen Insel Maui befindet, bietet nun die Möglichkeit, diese Lücke zu schließen.
Das Inouye-Sonnenteleskop der National Science Foundation (NSF), das vom National Solar Observatory (NSO) betrieben wird, hat die Magnetfeldstärke in der Korona der Sonne kartiert, dem äußeren Teil der Sonnenatmosphäre, der während einer totalen Sonnenfinsternis sichtbar ist.
Wichtige Ergebnisse des Inouye-Sonnenteleskops wurden im September 2024 in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht. Sie versprechen, unser Verständnis der Sonnenatmosphäre und der Auswirkungen ihrer veränderlichen Bedingungen auf die technologieabhängige Gesellschaft der Erde zu verbessern.
Das Inouye-Sonnenteleskop ist das größte Sonnenteleskop der Welt. Beobachtungen von Magnetfeldern mit diesem Teleskop dienen dem Verständnis des explosiven Verhaltens der Sonne und sind einer seiner Hauptschwerpunkte. Der 4-Meter-Spiegel des Inouye liefert laut einer Mitteilung des National Solar Observatory (NSO) „beispiellose Bilder von der Sonnenoberfläche bis zur unteren Sonnenatmosphäre“. Die Instrumentengruppe konzentriert sich auf kleinste Veränderungen in den Beobachtungen und erfasst Bilder von der Sonnenoberfläche bis zur unteren Sonnenatmosphäre. Das Inouye-Sonnenteleskop zeigt Objekte, die dreimal kleiner sind als alles, was Wissenschaftler bisher auf der Sonne beobachtet haben, und das mehrmals pro Sekunde. Die Instrumente und die optische Einheit liefern nicht nur beeindruckende Bilder, sondern verfügen auch über unglaubliche spektroskopische Fähigkeiten. Die Beobachtung der spezifischen Fingerabdrücke von Hunderten von Atomen und Ionen auf der Sonnenoberfläche und in der Atmosphäre soll Forschern helfen, die Dynamik des Sonnenverhaltens zu entschlüsseln.
Normalerweise ist die Sonnenkorona – eine Region, die millionenfach lichtschwächer ist als die Sonnenscheibe – nur während einer totalen Sonnenfinsternis sichtbar, wenn der größte Teil des Sonnenlichts blockiert wird und sich der Himmel der Erde verdunkelt. Inouye nutzt jedoch eine Technik namens Koronografie, um künstliche Sonnenfinsternisse zu erzeugen. Dadurch kann er extrem schwache polarisierte Signale erfassen, die eine Milliarde Mal lichtschwächer sind als die Sonnenscheibe.
So wie detaillierte Karten der Erdoberfläche und -atmosphäre genauere Wettervorhersagen ermöglicht haben, wird diese vollständige Karte der Magnetfelder in der Sonnenkorona Wissenschaftlern helfen, Sonnenstürme und Weltraumwetter besser vorherzusagen und die Sonnenphysik voranzubringen.
Das BioSentinel-System der NASA untersucht die Sonnenstrahlung. BioSentinel, ein kleiner Satellit von etwa der Größe einer Müslischachtel, umkreist die Sonne derzeit in einer Entfernung von über 48 Millionen Kilometern von der Erde. Eine erste Analyse der gesammelten Daten zeigt, dass zwar extreme geomagnetische Stürme – Stürme, die das Erdmagnetfeld stören – auftreten, diese jedoch als moderate Sonnenstrahlungsstürme eingestuft wurden. Das bedeutet, dass sie die Menge an gefährlichen Sonnenpartikeln nicht signifikant erhöhten.
Folglich stellten solche Stürme keine ernsthafte Bedrohung für das Leben auf der Erde dar, selbst wenn sie ungeschützt waren, wie beispielsweise BioSentinel. Diese Messungen liefern wertvolle Informationen für Wissenschaftler, die verstehen wollen, wie sich solare Strahlungsstürme im Weltraum ausbreiten und wo ihre Auswirkungen – und potenziellen Auswirkungen auf außerirdisches Leben – am stärksten sind.
Die NASA-Raumsonde Solar Dynamics Observatory (SDO) hat dieses Bild eines Sonnenausbruchs am 11. Mai 2024 aufgenommen. Das Bild zeigt einen Ausschnitt ultravioletter Strahlung, der bei Sonnenausbrüchen extrem heißes Material freisetzt. NASA/SDO
Die ursprüngliche Mission von BioSentinel bestand darin, Hefeproben im Weltraum zu untersuchen. Obwohl diese Hefeproben keine lebenden Organismen mehr sind, hat sich BioSentinel angepasst und dient weiterhin als innovative Plattform zur Erforschung der potenziellen Auswirkungen der Bedingungen im Weltraum auf Leben jenseits des Schutzes der Erdatmosphäre und Magnetosphäre. Das Biosensorinstrument der Raumsonde sammelt Strahlungsdaten im Weltraum. Mehr als anderthalb Jahre nach seinem Start im November 2022 entfernt sich BioSentinel immer weiter von der Erde und liefert Wissenschaftlern zunehmend wertvolle Daten.
„Obwohl der biologische Teil der BioSentinel-Mission mehrere Monate nach dem Start abgeschlossen wurde, sind wir der Ansicht, dass die Fortsetzung der Mission einen bedeutenden wissenschaftlichen Wert besitzt“, berichteten die Forscher. „Die Tatsache, dass der CubeSat weiterhin funktioniert und wir die Kommunikation mit ihm aufrechterhalten können, unterstreicht das Potenzial des Raumfahrzeugs und vieler seiner Subsysteme und Komponenten für zukünftige Langzeitmissionen jenseits der erdnahen Umlaufbahn.“
Eine Illustration der NASA-Raumsonde BioSentinel beim Eintritt in die heliozentrische Umlaufbahn. BioSentinel sammelte während des geomagnetischen Sturms, der die Erde im Mai 2024 traf, Daten, um mehr über die Auswirkungen von Strahlung im Weltraum zu erfahren. NASA/Daniel Rutter
Die Proba-3-Mission ist so ambitioniert, dass für ihren erfolgreichen Abschluss mehr als ein Raumfahrzeug benötigt wird. Damit das Koronografen-Raumfahrzeug von Proba-3 die dünne Sonnenatmosphäre beobachten kann, muss das Okkulter-Raumfahrzeug mit der Sonnenscheibe die heiße Sonnenscheibe abschirmen. Daher ist das Okkulter-Raumfahrzeug von Proba-3 permanent auf die Sonne gerichtet und stellt somit eine wertvolle wissenschaftliche Forschungsplattform dar.
Deshalb wurde auf der sonnenzugewandten Seite des Okkulter-Teleskops ein spezielles Instrument installiert, das kontinuierlich die gesamte Energieabgabe der Sonne, die sogenannte solare Gesamtstrahlungsstärke, misst – ein wichtiger Parameter für die Klimaforschung, wie der Pressedienst der ESA berichtet.
Orbit Proba-3. ESA
Das schuhkartongroße digitale absolute Radiometer DARA wurde der Mission vom Physikalischen Meteorologischen Observatorium Davos (PMOD) in der Schweiz zur Verfügung gestellt.
„Früher sprachen Forscher von der ‚Solarkonstante‘, aber in Wirklichkeit ändert sie sich ständig leicht“, erklärt Wolfgang Finsterle, Projektleiter des DARA-Projekts am PMOD. „Und es ist entscheidend, die gesamte Sonneneinstrahlung zu überwachen, da sie die primäre Energiequelle der Erdoberfläche ist. Sie macht etwa 99,978 % der gesamten verfügbaren Energie auf der Erde aus, einschließlich der in Kohle und Öl gespeicherten Sonnenenergie. Sie bestimmt alle dynamischen Prozesse des Erdklimas, sodass selbst kleinste Veränderungen enorme Auswirkungen haben.“
Das in den Bergen gelegene PMOD erforscht seit über einem Jahrhundert die globale Sonneneinstrahlung. Anfangs nutzte es bodengebundene Instrumente, seit den 1970er Jahren setzt es Weltraumradiometer ein, um kontinuierliche Daten zu gewinnen. Die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) hat das PMOD zum Weltstrahlungszentrum für die Kalibrierung von Strahlungsmessungen im Rahmen der globalen Überwachungsprogramme der Vereinten Nationen ernannt.
Beispiel 3. ESA
Wolfgang fügt hinzu: „Die gesamte Sonneneinstrahlung variiert im Verlauf des elfjährigen Sonnenzyklus. Eine der offensichtlichsten Methoden, langfristige Energiedrift zu erkennen, ist der Vergleich der gesamten Sonneneinstrahlung zwischen aufeinanderfolgenden Sonnenminima. Dies erfordert eine lange Datenreihe, idealerweise gewonnen mit mehreren Instrumenten, da die Empfindlichkeit einzelner Radiometer durch die intensive ultraviolette Strahlung der Sonne, der sie ständig ausgesetzt sind, verringert wird. Jede Verringerung der Empfindlichkeit erfolgt jedoch sehr allmählich: Beispielsweise funktioniert das Radiometer an Bord des ESA-NASA-Sonnenobservatoriums SOHO, das 1995 gestartet wurde, noch immer zufriedenstellend.“
DARA-Tool. ESA
Das Funktionsprinzip von DARA ist einfach. Das Radiometer enthält einen 5 mm großen Hohlraum aus schwarz lackiertem Silber mit geringer Wärmestrahlung. Sonnenlicht erwärmt den Hohlraum 15 Sekunden lang, anschließend schließt sich automatisch ein Verschluss am Eingang. Für weitere 15 Sekunden hält eine elektrische Heizung die Temperatur im Hohlraum konstant. Die dafür benötigte Energie wird in Watt pro Quadratmeter umgerechnet.
ESA-Sonnenobservatorium SOHO
Dieser Prozess setzt sich während der gesamten Lebensdauer des Geräts fort – die im DARA verwendete Aktuatorkonstruktion wurde millionenfach im PMOD-Vakuumkammer getestet.
„DARA ist eine verbesserte Version früherer Radiometerkonstruktionen mit einem optimierten Resonatordesign zur Minimierung unerwünschten Streulichts und einem Mehrkanal-Messsystem zur Selbstkalibrierung“, ergänzt Wolfgang. „Diese Gerätegeneration verfügt zudem über einen volldigitalen Regelkreis, der Experimente mit häufigeren Messungen ermöglicht.“
Wie Werner Schmutz von PMOD, der die Entwicklung leitete, anmerkt, wurden bereits zwei Versionen dieses Radiometers getestet: „Eine kompakte Version namens CLARA wurde 2017 auf dem norwegischen Cubesat-Satelliten NorSat-1 installiert und ist bis heute in Betrieb, während die Vorgängerversion DARA an Bord des chinesischen Wettersatelliten FY-3E eingesetzt wird, der 2021 gestartet wurde. Daher sind wir von diesem Design sehr überzeugt, das immer dann funktioniert, wenn die Proba-3-Finsternis auf die Sonne gerichtet ist, und zwar mit einer Genauigkeit von einem halben Grad.“
DARA wird derzeit am Boden getestet. ESA
Der Hauptunterschied zwischen dem DARA-Radiometer an Bord von Proba-3 und seinen Vorgängermodellen liegt in seiner stark elliptischen Umlaufbahn in 60.000 km Höhe über der Erdoberfläche. DARA kann sich automatisch an geringfügige Änderungen der Sonnenscheibengröße anpassen, die durch die jährliche elliptische Umlaufbahn der Erde um die Sonne und deren Entfernung zur Erde bedingt sind. Das Radiometer benötigt lediglich seine Position im Weltraum; die Datenerfassung kompensiert diese Abweichung.
Die Raumsonde Proba-3 Occulter und Coronagraph der ESA
Die Einsatzteams bestätigten, dass die NASA-Mission Sun Touch am 24. Dezember 2024 erfolgreich einen rekordverdächtigen Vorstoß zur Sonnenoberfläche absolviert hat. Die Raumsonde Parker Solar Probe der NASA übertraf ihren bisherigen Rekord, indem sie nur 3,8 Millionen Meilen über der Sonnenoberfläche flog und mit unglaublichen 430.000 Meilen pro Stunde durch die Sonnenatmosphäre raste – schneller als je zuvor ein von Menschenhand geschaffenes Objekt.
Ein am späten Abend des 26. Dezember 2024 empfangenes Signal bestätigte, dass das Raumschiff sein Rendezvous erfolgreich abgeschlossen hatte und normal funktionierte, berichtete der Pressedienst der NASA.
Dieser Vorbeiflug, der erste von vielen geplanten in solch großer Entfernung, ermöglicht der Raumsonde beispiellose wissenschaftliche Messungen, die unser Verständnis der Sonne verändern könnten. Der Flug so nah an die Sonne ist ein historischer Moment in der ersten Mission der Menschheit zu diesem Stern.
„Der Vorbeiflug an der Sonne ist ein historischer Moment in der ersten Mission der Menschheit zu einem Stern“, sagte Niki Fox, Leiterin des Wissenschaftsdirektorats am NASA-Hauptsitz in Washington. „Indem wir die Sonne aus nächster Nähe untersuchen, können wir ihre Auswirkungen auf unser gesamtes Sonnensystem besser verstehen, einschließlich der Technologien, die wir täglich auf der Erde und im Weltraum nutzen, und wir können mehr über die Funktionsweise von Sternen im Universum erfahren. Dies wird uns bei der Suche nach bewohnbaren Welten jenseits unseres Heimatplaneten helfen.“
Diese Skizze zeigt die Parker Solar Probe kurz vor dem Eintritt in die Sonnenkorona. NASA/Johns Hopkins Lab/Ben Smith
Die Raumsonde Parker Solar Probe hat sich sechs Jahre lang auf diesen Moment vorbereitet. Nach ihrem Start im Jahr 2018 flog sie sieben Mal an der Venus vorbei, um sich der Sonne durch Gravitationseinfluss anzunähern. Nach ihrem letzten Vorbeiflug am 6. November 2024 erreichte die Sonde ihre optimale Umlaufbahn. Diese ovale Umlaufbahn gewährleistet, dass die Sonde alle drei Monate den idealen Abstand zur Sonne erreicht – nah genug, um die geheimnisvollen Prozesse der Sonne zu erforschen, aber nicht zu nah, um von der Sonnenhitze und der zerstörerischen Strahlung überwältigt zu werden. Die Sonde wird für den Rest ihrer primären Mission in dieser Umlaufbahn verbleiben.
„Die Parker Solar Probe bewältigt eine der extremsten Umgebungen im Weltraum und übertrifft alle Erwartungen“, sagte Noor Rawafi, Projektwissenschaftlerin der Parker Solar Probe am Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL), das die Raumsonde von seinem Stützpunkt in Laurel, Maryland, aus entwickelt, gebaut und betreibt. „Diese Mission läutet ein neues goldenes Zeitalter der Weltraumforschung ein und bringt uns der Entschlüsselung der tiefsten und beständigsten Geheimnisse der Sonne näher als je zuvor.“
Die rekordverdächtige Reise der Raumsonde über 3,8 Millionen Meilen mag gewaltig erscheinen, ist aber im kosmischen Maßstab unglaublich klein. Würde man das Sonnensystem auf die Größe eines Fußballfeldes verkleinern, befände sich die Parker Solar Probe nur vier Yards von der Endzone entfernt – nah genug, um in die dünne äußere Atmosphäre der Sonne, die sogenannte Korona, einzudringen. NASA/NPS
In Sonnennähe schützt sich die Raumsonde mit einem Kohlenstoffschaumschild vor den extrem hohen Temperaturen der oberen Sonnenatmosphäre, der sogenannten Korona, die über 1 Million Grad Fahrenheit erreichen können. Der Schild ist so konstruiert, dass er Temperaturen von bis zu 2.600 Grad Fahrenheit standhält – heiß genug, um Stahl zu schmelzen – und gleichzeitig eine angenehme Raumtemperatur für die dahinter befindlichen Instrumente gewährleistet. In der heißen, aber dünnen Korona werden am Schild der Raumsonde Temperaturen von bis zu 1.800 Grad Fahrenheit erwartet.
„Eine Raumsonde so nah an die Sonne heranzubringen, ist eine monumentale Leistung“, sagte John Wirtzburger, Systemingenieur der Parker Solar Probe-Mission am APL. „Es ist eine Herausforderung, die die wissenschaftliche Gemeinschaft seit 1958 lösen wollte und für die sie jahrzehntelang Technologien verfeinert hat, um dies zu ermöglichen.“
Indem die Parker Solar Probe durch die Korona der Sonne fliegt, kann sie Messungen durchführen, die Wissenschaftlern helfen werden, besser zu verstehen, wie sich die Region auf solche Temperaturen erhitzt, den Ursprung des Sonnenwinds (des ständigen Stroms von Material, der die Sonne verlässt) zu verfolgen und herauszufinden, wie hochenergetische Teilchen auf die halbe Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden.
„Diese Daten sind für die Wissenschaft von immenser Bedeutung, da sie uns eine neue Perspektive eröffnen“, sagte Kelly Correc, Programmwissenschaftlerin am NASA-Hauptsitz und Heliophysikerin, die an einem der Instrumente der Mission mitgearbeitet hat. „Indem sie direkte Beweise für die Vorgänge in der Sonnenatmosphäre liefert, hat die Parker Solar Probe unser Verständnis der Sonne revolutioniert.“
Die Parker Solar Probe der NASA erreichte am 24. Dezember 2024 ihre rekordverdächtige Annäherung an die Sonnenoberfläche. Mit einem Abstand von nur 3,8 Millionen Meilen über der Sonnenoberfläche brach die Sonde ihren bisherigen Rekord und raste mit einer Geschwindigkeit von 430.000 Meilen pro Stunde durch die Sonnenatmosphäre – schneller als je zuvor ein von Menschenhand geschaffenes Objekt.
Frühere Vorbeiflüge haben Wissenschaftlern bereits geholfen, die Sonne besser zu verstehen. Als die Raumsonde 2021 erstmals in die Sonnenatmosphäre eintrat, entdeckte sie entgegen den Erwartungen, dass die äußere Grenze der Korona von Spitzen und Tälern durchzogen ist. Die Parker Solar Probe identifizierte außerdem den Ursprung wichtiger zickzackförmiger Strukturen im Sonnenwind, sogenannter „Kreuzungspunkte“, auf der sichtbaren Oberfläche der Sonne – der Photosphäre.
Seit ihrem ersten Vorbeiflug an der Sonne verbringt die Raumsonde immer mehr Zeit in der Korona, wo die meisten der wichtigsten physikalischen Prozesse stattfinden.
„Wir verstehen nun die Natur des Sonnenwinds und wie er sich mit zunehmender Entfernung von der Sonne beschleunigt“, sagte Adam Szabo, Wissenschaftler der Parker Solar Probe-Mission am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. „Diese nahe Begegnung wird es uns ermöglichen, weitere Daten zu gewinnen, um zu verstehen, wie er sich über größere Entfernungen beschleunigt.“
Die Raumsonde Parker Solar Probe machte auch Entdeckungen im inneren Sonnensystem. Beobachtungen zeigten, wie gewaltige Sonneneruptionen, sogenannte koronale Massenauswürfe (CMEs), Staub auf ihrem Weg durch das Sonnensystem aufsaugen, während andere Beobachtungen unerwartete Daten über hochenergetische Sonnenpartikel lieferten. Vorbeiflüge an der Venus dokumentierten die natürlichen Radiostrahlungen der Planetenatmosphäre sowie das erste vollständige Bild ihres orbitalen Staubrings.
Am 13. Dezember 2025 erreichte die NASA-Sonde Parker Solar Probe ihren 26. nahen Vorbeiflug an der Sonne und stellte dabei erneut eine Rekordentfernung von 6,2 Millionen Kilometern (3,8 Millionen Meilen) zur Sonnenoberfläche fest. Die Sonde erreichte außerdem eine Rekordgeschwindigkeit von 687.000 km/h (430.000 Meilen pro Stunde) – ein Wert, der, wie die Entfernung, bei den nahen Vorbeiflügen am 24. Dezember 2024, 22. März, 19. Juni und 16. September 2025 erreicht und wiederholt wurde. Parker Solar Probe wird in dieser Umlaufbahn um die Sonne verbleiben und weiterhin Beobachtungen durchführen. Die nächsten Schritte für die Mission ab Ende 2026 werden derzeit von der NASA geprüft.
Während dieser nahen Begegnung mit der Sonne vom 8. bis 18. Dezember sammelten vier wissenschaftliche Instrumente an Bord der Raumsonde Parker Daten aus der Sonnenatmosphäre, der Korona. Dieser Vorbeiflug, der fünfte in dieser Entfernung und Geschwindigkeit, ermöglichte der Raumsonde beispiellose Messungen des Sonnenwinds und der Sonnenaktivität während der aktiven Phase des elfjährigen Sonnenzyklus.
Parkers Beobachtungen des Sonnenwinds und von Sonnenphänomenen wie koronalen Massenauswürfen und den Nachwirkungen von Sonneneruptionen sind entscheidend für das Verständnis der Sonne und der Phänomene, die zu hochenergetischen Weltraumwetterereignissen führen. Diese Ereignisse bergen Gefahren für Astronauten, Satelliten, den Flugverkehr und sogar Stromnetze auf der Erde. Das Verständnis der grundlegenden Physik des Weltraumwetters ermöglicht zuverlässigere Vorhersagen zur Sicherheit von Astronauten auf zukünftigen Missionen zum Mond und Mars.
Die Raumsonde Parker Solar Probe wurde im Rahmen des NASA-Programms „Living With a Star“ (LWS) entwickelt, um Aspekte des Sonne-Erde-Systems zu erforschen, die das Leben und die Gesellschaft direkt beeinflussen. Das LWS-Programm wird vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, im Auftrag des Science Mission Directorate der NASA in Washington, D.C., geleitet. Das Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University ist für die Planung, den Bau und den Betrieb der Parker Solar Probe verantwortlich.
Diese Künstlerdarstellung zeigt die Grenze der Sonnenatmosphäre, die sogenannte Alfvén-Oberfläche. Diese Region scheint sich von einer spitzen Form zu einer schaumigen Struktur zu verändern und markiert damit den Punkt, an dem Material, das der magnetischen Anziehungskraft der Sonne entkommt, nicht mehr zurückfindet. Tiefflüge der NASA-Sonde Parker Solar Probe in die Alfvén-Oberfläche, kombiniert mit Sonnenwindmessungen anderer Raumsonden, haben es Wissenschaftlern ermöglicht, die Entwicklung dieser Struktur im Laufe des Sonnenzyklus zu verfolgen und diese zuvor unerforschte Grenze zu kartieren. CfA/Melissa Weiss
Mithilfe der NASA-Raumsonde Parker erstellten Astronomen die ersten durchgehenden zweidimensionalen Karten der äußeren Grenze der Sonnenatmosphäre. An dieser Grenze, der sogenannten Alfvén-Oberfläche, entweicht Sonnenmaterial und verwandelt sich in den Sonnenwind – einen Millionen Kilometer pro Stunde schnellen Teilchenstrom, der sich in alle Richtungen durch das Sonnensystem ausbreitet und mit Planeten, Raumsonden und allem anderen auf seinem Weg kollidiert.
Ergebnisse des SWEAP-Instruments (Solar Wind Electrons Alphas and Protons) der Raumsonde Parker Solar Probe, die in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurden, zeigen, dass diese Grenze größer und rauer wird und schärfere Spitzen aufweist, wenn die Sonne während ihres 11-jährigen Sonnenzyklus aktiver wird.
Wissenschaftler nutzen bereits andere Sonnenobservatorien wie Solar Orbiter (eine NASA/ESA-Raumsonde) und Wind (eine NASA-Raumsonde), um die Grenze zwischen Sonnenatmosphäre und Sonnenwind zu kartieren. Die Parker Solar Probe nähert sich der Sonne jedoch so nah wie keine andere Raumsonde zuvor – so nah, dass sie diese Grenze wiederholt überschreitet. Dadurch liefert sie eine direkte Bestätigung der Karten und zeigt, wie sich die Grenze mit der Sonnenaktivität verändert.
Die genaue Lage dieser kritischen Grenze zu kennen, könnte Wissenschaftlern helfen, wichtige Fragen über die äußere Atmosphäre der Sonne, die sogenannte Korona, zu beantworten und uns zu helfen zu verstehen, wie die Sonnenaktivität den Rest des Sonnensystems beeinflusst, einschließlich des Lebens auf der Erde und unserer Technologie.
SPHEREx, kurz für Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer, startete am 11. März 2025 um 20:10 Uhr PDT an Bord einer SpaceX Falcon 9 Rakete vom Startkomplex 4 Ost der Vandenberg Air Force Base in Kalifornien.
Zusammen mit SPHEREx transportierte die Falcon 9-Rakete vier kleine Satelliten, die Teil der PUNCH-Mission (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) der NASA sind und untersuchen werden, wie die äußere Atmosphäre der Sonne in Sonnenwind umgewandelt wird.
„Alle wissenschaftlichen Aktivitäten der NASA sind miteinander verbunden, und der Start von SPHEREx und PUNCH mit derselben Rakete verdoppelt die Möglichkeit, bahnbrechende wissenschaftliche Erkenntnisse im Weltraum zu gewinnen“, sagte Niki Fox, stellvertretende Leiterin des Wissenschaftsprogramms am NASA-Hauptsitz in Washington. „Ich gratuliere beiden Missionsteams zur Erforschung des Kosmos – von fernen Galaxien bis zu unserem nächsten Stern. Ich freue mich darauf, in den kommenden Jahren Daten zu sammeln.“
Die Bodenkontrolle des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Südkalifornien, das das SPHEREx-Projekt leitet, stellte um 21:31 Uhr PDT Kontakt zum Weltraumobservatorium her. Das Observatorium begann seine zweijährige Primärmission nach einer etwa einmonatigen Testphase, in der Ingenieure und Wissenschaftler die ordnungsgemäße Funktion des Raumfahrzeugs sicherstellten.
Die PUNCH-Satelliten trennten sich etwa 53 Minuten nach dem Start erfolgreich, und die Bodenkontrolle stellte Kontakt zu allen vier PUNCH-Raumsonden her. Anschließend begann eine 90-tägige Inbetriebnahmephase, in der die vier Satelliten in die korrekte Umlaufbahn gebracht und ihre Instrumente als ein einziges „virtuelles Instrument“ kalibriert wurden, bevor die Wissenschaftler mit der Analyse der Sonnenwindbilder begannen.
Beide Missionen sind für den Betrieb in einer erdnahen, sonnensynchronen Umlaufbahn oberhalb der Tag-Nacht-Grenze (auch Terminator genannt) ausgelegt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Sonne relativ zum Raumfahrzeug stets die gleiche Position einnimmt. Dies ist notwendig, damit SPHEREx sein Teleskop vor Sonnenlicht und Hitze schützen kann (beides würde die Beobachtungen beeinträchtigen), und PUNCH eine uneingeschränkte Sicht in alle Richtungen um die Sonne herum ermöglicht.
Am 11. März 2025 starteten das NASA-Observatorium SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer) und die PUNCH-Satelliten (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) von der Vandenberg Air Force Station in Kalifornien mit einer SpaceX Falcon 9-Rakete.
Um seine ambitionierten wissenschaftlichen Ziele zu erreichen, erstellt das SPHEREx-Projekt alle sechs Monate eine dreidimensionale Karte des gesamten Himmels und bietet damit einen umfassenden Überblick, der die Arbeit von Weltraumteleskopen ergänzt, die kleinere Himmelsbereiche detaillierter beobachten, wie beispielsweise das James-Webb-Weltraumteleskop und das Hubble-Weltraumteleskop der NASA.
Die Mission nutzt Spektroskopie, um die Entfernungen zu 450 Millionen Galaxien im nahen Universum zu messen. Ihre großräumige Verteilung wurde geringfügig durch die sogenannte Inflation beeinflusst, die vor fast 14 Milliarden Jahren stattfand und das Universum nach dem Urknall in Sekundenbruchteilen um das Billionenfache expandieren ließ. Die Mission misst außerdem die Gesamtleuchtkraft aller Galaxien im Universum, was neue Erkenntnisse darüber liefern wird, wie Galaxien entstanden und sich im Laufe der kosmischen Zeit entwickelt haben.
Mit Hilfe der Spektroskopie lässt sich auch die Zusammensetzung kosmischer Objekte bestimmen. Das SPHEREx-Projekt wird unsere Heimatgalaxie nach verborgenen Vorkommen von gefrorenem Wassereis und anderen Molekülen wie Kohlendioxid durchsuchen, die für das Leben, wie wir es kennen, unerlässlich sind.
Die NASA-Raumsonde PUNCH wird globale, dreidimensionale Beobachtungen des inneren Sonnensystems und der äußeren Sonnenatmosphäre, der Korona, durchführen, um zu verstehen, wie deren Masse und Energie in den Sonnenwind – einen Strom geladener Teilchen, der von der Sonne nach außen strömt – umgewandelt werden. Die Mission wird außerdem die Entstehung und Entwicklung von Weltraumwetterphänomenen wie koronalen Massenauswürfen untersuchen, die Stürme aus energiereichen Teilchen erzeugen können und eine Gefahr für Raumfahrzeuge und Astronauten darstellen.
„Der Raum zwischen den Planeten ist keine leere Leere. Er ist gefüllt mit turbulentem Sonnenwind, der auf die Erde trifft“, sagte Craig DeForest, der leitende Wissenschaftler der Mission vom Southwest Research Institute. „Die PUNCH-Mission hat zum Ziel, grundlegende Fragen darüber zu beantworten, wie Sterne wie unsere Sonne Sternenwinde erzeugen und wie diese gefährliche Weltraumwetterereignisse direkt hier auf der Erde auslösen.“
Die SPHEREx-Mission wird vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA im Auftrag der Astrophysik-Abteilung des Wissenschaftsdirektorats am NASA-Hauptsitz geleitet. BAE Systems (ehemals Ball Aerospace) baute das Teleskop und die Raumsonde. Die wissenschaftliche Auswertung der SPHEREx-Daten erfolgt durch ein Team von Wissenschaftlern an zehn Institutionen in den USA, zwei in Südkorea und einer in Taiwan. Die Daten werden am IPAC des California Institute of Technology (Caltech), das das JPL für die NASA betreibt, verarbeitet und archiviert. Der wissenschaftliche Leiter der Mission ist am Caltech tätig und hat eine gemeinsame Position am JPL inne. Der SPHEREx-Datensatz wird im NASA-IPAC Infrared Science Archive öffentlich zugänglich sein.
Das Southwest Research Institute (SwRI) leitet die PUNCH-Mission und entwickelte die vier Raumsonden sowie die Weitfeld-Bildgebungsinstrumente an seinem Hauptsitz in San Antonio, Texas. Die Schmalfeld-Bildgebung wurde vom Naval Research Laboratory in Washington, D.C., gebaut. Die Missionsleitung erfolgt von den Büros des SwRI in Boulder, Colorado, und wird vom Explorers Program Office des Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, im Auftrag des Science Mission Directorate der NASA in Washington, D.C., koordiniert.
Im November 2025 empfing das Carruthers Geocorona Observatory der NASA seine ersten Bilder aus dem Weltraum, die seltene Ansichten von Erde und Mond im ultravioletten Licht offenbarten. Die am 17. November aufgenommenen Bilder – mehrere Monate vor Beginn der wissenschaftlichen Phase der Mission – bestätigen den einwandfreien Zustand der Raumsonde und lassen die unglaublichen Aufnahmen erahnen, die uns in Zukunft erwarten.
Die ersten Bilder umfassen zwei Aufnahmen des Carruthers-Weitwinkel- und zwei Aufnahmen des Schmalwinkel-Bildgebers. Jeder Bildgeber erfasste zwei unterschiedliche Ansichten: eine mit einem breiten Spektrum an fernem Ultraviolettlicht und die andere mit Licht der Geokorona der Erde.
Diese ersten Aufnahmen wurden mit kurzen Belichtungszeiten von fünf Minuten gemacht – gerade lang genug, um die korrekte Funktion des Instruments zu bestätigen. In der Hauptphase der wissenschaftlichen Untersuchung wird Carruthers 30-minütige Belichtungen durchführen, die noch schwächere Strukturen der Geokorona sichtbar machen und die Reaktion der äußeren Erdatmosphäre auf die sich verändernde Sonneneinstrahlung verfolgen werden.
Diese vier Bilder stellen die ersten Aufnahmen der Geokorona-Mission des Carruthers-Observatoriums dar. Sie wurden am 17. November 2025 von einem Standort nahe dem Lagrange-Punkt 1 des Sonne-Erde-Systems mit den Weitfeld- (linke Spalte) und Schmalfeld-Bildgebungsinstrumenten (rechte Spalte) des Raumfahrzeugs im fernen Ultraviolettbereich (obere Reihe) und im Wellenlängenbereich des von atomarem Wasserstoff emittierten Lichts, bekannt als Lyman-alpha (untere Reihe), aufgenommen. Die Erde ist der größere, helle Kreis in der Mitte jedes Bildes; der Mond ist der kleinere Kreis darunter und links. Der verschwommene „Halo“ um die Erde in den Bildern der unteren Reihe ist die Geokorona: ultraviolettes Licht, das von der Exosphäre, der äußersten Schicht der Erdatmosphäre, emittiert wird. Die Mondoberfläche leuchtet im Lyman-alpha-Bereich noch, da ihre Gesteinsoberfläche alle Wellenlängen des Sonnenlichts reflektiert – ein Grund, warum es wichtig ist, Lyman-alpha-Bilder mit solchen zu vergleichen, die durch einen Weitfeld-Ultraviolettfilter aufgenommen wurden. Aufnahmen im fernen Ultraviolettbereich, die mit einem schmalen Lichtstrahl gemacht wurden, zeigten auch zwei Hintergrundsterne, deren Oberflächentemperatur etwa doppelt so hoch sein muss wie die unserer Sonne, um in diesem Wellenlängenbereich so hell zu leuchten. NASA/Carruthers Geocorona Observatory
Am 10. Dezember 1974 startete die NASA Helios 1, die erste von zwei Raumsonden zur genauen Beobachtung der Sonne. Im Rahmen eines der größten internationalen Programme jener Zeit stellte die Bundesrepublik Deutschland (damals Westdeutschland) die Raumsonde, das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, trug die Gesamtverantwortung für die US-amerikanische Beteiligung, und das Lewis Research Center der NASA (heute Glenn Center) in Cleveland lieferte die Trägerrakete.
Ausgestattet mit zehn Instrumenten näherte sich Helios 1 am 15. März 1975 erstmals der Sonne und flog näher und schneller als jede andere Raumsonde zuvor. Helios 2, gestartet 1976, kam ihr sogar noch näher. Beide Sonden übertrafen ihre geplante Lebensdauer von 18 Monaten deutlich und lieferten so beispiellose Daten aus einzigartigen Perspektiven.
Die vollständig montierte Raumsonde Helios-1 ist startbereit. NASA
Das westdeutsche Unternehmen Messerschmitt-Bölkow-Blohm baute zwei Helios-Sonden – die ersten nicht-sowjetischen und nicht-amerikanischen Raumfahrzeuge, die in eine heliozentrische Umlaufbahn gebracht wurden – für die westdeutsche Raumfahrtagentur DFVLR (heute DLR). Jede der 370 kg schweren Helios-Sonden trug zehn amerikanische und westdeutsche Instrumente mit einem Gesamtgewicht von 72 kg zur Erforschung der Sonne und ihrer Umgebung. Zu den Instrumenten gehörten Hochenergie-Teilchendetektoren zur Messung des Sonnenwinds, Magnetometer zur Untersuchung des Magnetfelds der Sonne und von Variationen elektrischer und magnetischer Wellen sowie Mikrometeoritendetektoren. Nach Aktivierung und Funktionsprüfung steuerten die Mitarbeiter der deutschen Kontrollzentrale bei München die Raumsonde und sammelten erste Daten. Um die Sonnenstrahlung gleichmäßig zu verteilen, rotierte die Sonde einmal pro Sekunde um ihre Achse, und optische Spiegel auf ihrer Oberfläche reflektierten den größten Teil der Wärme.
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Arbeiter setzen die Sonnensonde Helios in ihre Nutzlastverkleidung ein. NASA
Helios 1 startete am 10. Dezember 1974 um 2:11 Uhr ET vom Startkomplex 41 der Cape Canaveral Air Force Station (heute U.S. Space Force) an Bord einer Titan IIIE-Centaur-Rakete. Es war der erste erfolgreiche Flug dieser Rakete, die damals die leistungsstärkste der Welt war, nachdem die Centaur-Oberstufe beim Jungfernflug am 11. Februar 1974 versagt hatte. Der erfolgreiche Start von Helios 1 gab der Titan IIIE-Centaur das nötige Vertrauen, um 1976 die Viking-Orbiter und -Lander zum Mars und 1977 die Mariner-Raumsonde (später Voyager) zu ihren Reisen durch das äußere Sonnensystem zu schicken. Die Centaur-Oberstufe brachte Helios 1 in eine 190-tägige Sonnenumlaufbahn, deren Perihel, der sonnennächste Punkt, innerhalb der Merkurbahn lag. Innerhalb weniger Tage nach dem Start aktivierten die Ingenieure zehn Instrumente der Raumsonde, und am 16. Januar 1975 wurde die Sonde für voll einsatzbereit erklärt. Am 15. März erreichte Helios 1 mit 46,5 Millionen Kilometern (28,9 Millionen Meilen) die größte Annäherung an die Sonne – näher als je zuvor eine Raumsonde. Der vorherige Rekord lag bei Mariner 10, die drei Vorbeiflüge am Merkur unternommen hatte. Helios 1 stellte auch einen Geschwindigkeitsrekord auf und erreichte im Perihel eine Geschwindigkeit von 238.000 Kilometern pro Stunde (148.000 Meilen pro Stunde). In einigen Teilen der Sonde stiegen die Temperaturen auf 127 Grad Celsius (261 Grad Fahrenheit), doch die Instrumente funktionierten weiterhin einwandfrei. Beim zweiten Perihel am 21. September erreichten die Temperaturen 132 Grad Celsius (270 Grad Fahrenheit), was den Betrieb einiger Instrumente beeinträchtigte. Helios 1 sendete weiterhin Daten, bis die primären und sekundären Empfänger ausfielen und die Hochleistungsantenne nicht mehr auf die Erde ausgerichtet war. Die Bodenkontrolle schaltete das Raumschiff am 18. Februar 1985 ab, die letzte Kommunikation wurde am 10. Februar 1986 hergestellt.
Die Raumsonde Helios 1 ist auf einer Titan IIIE-Centaur-Rakete am Startkomplex 41 der Cape Canaveral Air Force Station (heute Space Force) in Florida montiert.
Die Raumsonde Helios 2 startete am 15. Januar 1976 und folgte einer ähnlichen Flugbahn wie ihr Vorgänger, näherte sich der Sonne jedoch noch weiter. Am 17. April erreichte sie eine Entfernung von nur 43 Millionen Kilometern zur Sonne und flog mit einer neuen Rekordgeschwindigkeit von 240.000 km/h. In dieser Entfernung empfing die Sonde 10 % mehr Sonnenwärme als ihr Vorgänger. Am 3. März 1980 fiel der Downlink-Sender von Helios 2 aus, wodurch keine weiteren verwertbaren Daten mehr von der Sonde empfangen werden konnten. Am 7. Januar 1981 wurde die Sonde daraufhin abgeschaltet. Wissenschaftler verglichen die Daten der Helios-Instrumente mit ähnlichen Daten anderer Raumsonden, darunter die interplanetaren Beobachtungsplattformen Explorer 47 und 50 in der Erdumlaufbahn, die Pioneer-Sonnensonden sowie Pioneer 10 und 11 im äußeren Sonnensystem. Helios 1 und 2 beobachteten nicht nur die Sonne, sondern untersuchten auch die Staub- und Ionenschweife der Kometen C/1975V1 West, C/1978H1 Meier und C/1979Y1 Bradfield. Die von den Helios-Sonden gewonnenen Informationen erweiterten unser Wissen über die Sonne und ihre Umgebung erheblich und warfen neue Fragen auf, die zukünftige Raumsonden von einzigartigen Beobachtungspositionen aus zu beantworten versuchen werden.
Illustration der NASA zum Flug der Helios-Sonde mit allen ausgefahrenen Auslegern.
Die gemeinsame ESA/NASA-Mission Ulysses erforschte die Sonne von oberhalb ihrer Pole. Gestartet am 6. Oktober 1990 mit dem Space Shuttle Discovery im Rahmen der Mission STS-41, nutzte Ulysses die Gravitation des Jupiters, um die Ekliptikebene zu verlassen und von Juni bis November 1994 über die Südpolregion der Sonne und anschließend von Juni bis September 1995 über die Nordpolregion zu fliegen. Ulysses setzte seine einzigartige Erkundung mit mehreren Vorbeiflügen an den Polen bis zum 30. Juni 2009 fort – fast 19 Jahre nach dem Start und mehr als viermal so lange wie ursprünglich geplant. Die NASA-Sonde Parker Solar Probe, gestartet am 12. August 2018, hat immer nähere Vorbeiflüge an der Sonne unternommen, darunter einen durch die Korona, und dabei den von Helios 2 aufgestellten Distanzrekord gebrochen. Parker Solar Probe erreichte am 5. November 2018 ihren ersten Sonnenfleck (Perihel) in einer Entfernung von 24 Millionen Kilometern. Die größte Annäherung an die Sonne in nur 6,2 Millionen Kilometern Entfernung, was lediglich 4,5 Prozent der Entfernung zwischen Sonne und Erde entspricht, ist für den 24. Dezember 2024 geplant. Die ESA-Sonde Solar Orbiter startete am 10. Februar 2020 und nahm im November 2021 ihren wissenschaftlichen Betrieb auf. Sie trägt zehn Instrumente, darunter Kameras, die die bisher hochauflösendsten Bilder der Sonne, einschließlich ihrer Polarregionen, aus einer Entfernung von bis zu 42 Millionen Kilometern geliefert haben.
Illustration des Raumschiffs Wheeliss über dem Sonnenpol. NASA
Eine Illustration der Parker Solar Probe während ihrer größten Annäherung an die Sonne. NASA
Die ESA-Raumsonde Solar Orbiter beobachtet die Sonne. NASA
Die SunRISE-Mission wird solare Radioeruptionen untersuchen und das Magnetfeld der Sonne von der äußeren Korona bis in den interplanetaren Raum kartieren. Solare Radioeruptionen entstehen, wenn die enormen Energiemengen, die im Magnetfeld der Sonne gespeichert sind, Teilchen auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigen.
Diese energiereichen Teilchen können sich im gesamten Sonnensystem ausbreiten und Raumfahrzeuge jenseits der Schutzzone des Erdmagnetfelds treffen. Das Verständnis der Mechanismen, die diese Eruptionen erzeugen, wird unser Wissen über die Auswirkungen der Sonnenstrahlung auf die Weltraumumgebung verbessern und somit zu einem besseren Schutz von Astronauten und Satelliten beitragen.
Die NASA plant, ihre Sun Radio Interferometer Space Experiment (SunRISE)-Mission im Sommer 2026 zu starten. Diese Heliophysik-Mission wird als Boosterrakete an Bord einer Vulcan Centaur-Rakete der United Launch Alliance gestartet, die vom U.S. Space Systems Command gesponsert wird.
Sonnenradiofaszenarien können die Erde kurz vor der Freisetzung potenziell gefährlicher Teilchen erreichen. Die SunRISE-Mission besitzt die einzigartige Fähigkeit, den ungefähren Ort des Flares und die Richtung der hochenergetischen Teilchen abzubilden. Dies könnte Weltraumwetterforschern helfen, den Verlauf eines bevorstehenden Strahlungsereignisses besser zu verstehen und seine Auswirkungen vorherzusagen.
Das NASA-Projekt SunRISE besteht aus sechs kleinen Satelliten (siehe Abbildung links), die mit ausgeklappten Solarpaneelen in einem Reinraum aufgereiht sind. Sie fliegen in Formation, wie die Künstlerdarstellung rechts zeigt, und fungieren so als ein großes Radioteleskop in der erdnahen Umlaufbahn. (Foto: Space Dynamics Laboratory/Allison Bills; NASA/JPL-Caltech)
Der SunRISE-Satellit, bestehend aus sechs kleinen Satelliten von der Größe eines Toasters, fungiert als ein einziges großes Radioteleskop mit einem Durchmesser von etwa 10 Kilometern und sendet Daten über das Deep Space Network der NASA zur Erde. Das SunRISE-Team nutzt die präzisen Zeit- und Positionsdaten der einzelnen Satelliten, um die Daten eines virtuellen Radioteleskops zu kombinieren – eine Technik, die als Interferometrie bekannt ist. SunRISE beobachtet die Sonne in Radiofrequenzbändern, die von den oberen Schichten der Erdatmosphäre, der Ionosphäre, absorbiert werden. Aus dem Weltraum ermöglicht SunRISE wissenschaftliche Forschung, die für bodengebundene Radioteleskope nicht zugänglich ist.
Die SunRISE-Mission ergänzt andere Heliophysik-Missionen der NASA, wie das Solar TErrestrial RElations Observatory, die Parker Solar Probe und den Solar Orbiter-Satelliten, eine internationale Zusammenarbeit zwischen der ESA (Europäischen Weltraumorganisation) und der NASA.
Die NASA-Raumsonde SunRISE ist eine Mission, die von der Abteilung für Heliophysik des Wissenschaftsdirektorats der NASA am NASA-Hauptsitz in Washington, D.C., geleitet wird. Diese Missionen sind Teil des Explorers-Programms, das vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, verwaltet wird. Die wissenschaftlichen Operationen der Mission werden von der University of Michigan in Ann Arbor durchgeführt, die auch das wissenschaftliche Operationszentrum betreibt. Das Projektmanagement übernimmt das Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien, das auch das Missionskontrollzentrum betreibt. Die Raumsonde SunRISE wurde vom Space Dynamics Laboratory der University of Utah gebaut.
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