Die Parker Solar Probe soll ein großes Geheimnis der Sonne lüften. Dazu muss sie Daten sammeln in einer höllischen Umgebung. Nun ist sie der Sonne schon sehr nahe gekommen, aber die Reise geht weiter.
Bild: NASA
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Seit Jahrzehnten suchen Sonnenforscher nach der Erklärung für ein rätselhaftes Phänomen: Wie kommt es, dass die Atmosphäre der Sonne bis zu fünfhundert Mal heißer ist als ihre Oberfläche? In der Sonnenatmosphäre, der Korona, herrschen Temperaturen von mehreren Millionen Grad Celsius. Während die darunter liegende, sichtbare Oberfläche, aus der die Korona ihre Wärme bezieht, mit rund 5800 Grad dagegen doch recht kühl ist.
Diese Aufheizung der Korona ist eine zentrale Frage der Sonnenphysik. Denn der zugrunde liegende Mechanismus ist wahrscheinlich auch an der Entstehung des sogenannten Sonnenwinds beteiligt.
Höllenartige Zustände
Unsere Sonne ist ein glühend heißer Gas-Ball, von dem ständig Materie in den Weltraum entweicht, der Sonnenwind. Er strömt aus der heißen Korona ab und besteht hauptsächlich aus ionisiertem Wasserstoff, aus Elektronen und Protonen.
Dieser elektrisch geladene Partikelstrom weht auch in Richtung Erde, wo er auf das irdische Magnetfeld trifft. Das wirkt wie ein Schutzschild und hält den Teilchenschauer zum größten Teil von unserem Planeten ab.
Explosive Prozesse auf der Sonne wie Koronare Massenauswürfe und plötzliche Strahlungsausbrüche, sogenannte Flares, können Turbulenzen hervorrufen und den gleichmäßig fließenden Sonnenwind in einen Sturm verwandeln.
Bei einem Flare nimmt die Intensität der Röntgenstrahlung, also der energiereichen Protonen und Elektronen oft um mehr als das Tausendfache zu. Die freigesetzte Strahlung trifft schon nach acht Minuten ungehindert bei uns ein. Während die Teilchenströme die Erde erst 10 bis 30 Minuten später erreichen.
Bei einem Koronaren Massenauswurf schleudert die Sonne riesige Wolken aus elektrisch geladenem Gas ins All. Diese Wolken können eine Masse von mehreren zehn Milliarden Tonnen haben und eine Geschwindigkeit von über 2000 Kilometer pro Sekunde (!) erreichen.
Die explosionsartigen Massenauswürfe verursachen Stoßwellen innerhalb des stetig fließenden Sonnenwinds, vergleichbar mit dem Überschallknall eines Flugzeugs.
Treffen diese Stoßwellen auf die Erde, dann können die Sonnenteilchen mit ihrer enormen Geschwindigkeit den irdischen Schutzschild überwinden und ins Magnetfeld eindringen.
So können starke Sonnenstürme gewaltige Schäden anrichten. Sie beeinflussen die Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen, stören Mobilfunk und Satellitennavigation.
Am 13. März 1989 kam es im kanadischen Quebec zu einem neunstündigen Stromausfall. Millionen Menschen waren ohne Strom. Ein heftiger Sonnensturm hatte in den Überlandleitungen starke Ströme induziert und Transformatoren durchschmoren lassen.
Die elektrisch geladenen Teilchen von der Sonne können Satelliten abbremsen und sogar deren Lebenszeit verkürzen indem sie elektronische Bauteile zerstören.
In unserem Leben spielen Elektronik und Satellitentechnologien eine immer größere Rolle. Es wird also immer wichtiger, solche Sonnenstürme vorherzusagen. Doch dazu müssen die Forscher erst einmal verstehen, wie sich Sonnenstürme bilden.
Weltraum-Sonde soll Geheimnisse lüften
Die Parker Solar Probe war am 12.08.2018 in Cape Canaveral gestartet. Nun ist sie erstmals durch die äußere Atmosphäre der Sonne geflogen und hat Daten gesammelt. Das gab die NASA in der Nacht vom 14. auf den 15. Dezember 2021 bekannt. Noch ist die Mission der Parker Solar Probe aber lange nicht vorbei. Sie wird sich in weiteren Flugmanövern der Sonne noch weiter annähern.
Die Daten sollen klären, wie die Sonnenatmosphäre aufgeheizt wird und wie die Teilchen des Sonnenwinds beschleunigt werden. Sonnenphysiker haben zu diesen Fragen schon unterschiedliche Theorien entwickelt. Erst im März 2018 publizierte ein internationales Team um Samuel D.T. Grant einen Artikel in der renommierten Fachzeitschrift "Nature Physics".
Darin beschreiben die Forscher, dass die Aufheizung durch Plasmawellen in der Übergangsschicht zwischen Oberfläche und Korona der Sonne erfolgt. Andere Theorien schreiben die Aufheizung der Korona Vorgängen im Magnetfeld der Sonne zu, wie der plötzlichen Verschmelzung von Magnetfeldschleifen.
Die Parker Solar Probe soll das Geheimnis nun endlich lüften. Sie sammelt zum ersten Mal Daten in der Region, in der der Sonnenwind entsteht. Dazu nähert sich der Satellit unserem Zentralgestirn wie keine andere Sonde zuvor. Er ist erstmals in die Korona der Sonne eingetaucht und soll bei weiteren Flügen bis auf sechs Millionen Kilometer an den glühend heißen Gas-Ball heranrücken.
Lange Reise zur Sonne
Sonnenphysiker träumen bereits seit Jahrzehnten davon, Satelliten in die Korona der Sonne zu schicken. Schon 1958 als die NASA gegründet wurde, stand so eine Mission auf der Agenda. Doch es sollte noch Jahrzehnte dauern, bis die nötigen Technologien entwickelt waren, um die Raumsonden zu schützen vor der extremen Strahlung und der enormen Hitze in der Sonnenkorona.
Die Reise der Parker Solar Probe in diese höllische Region hat bereits gut mehr als drei Jahre gedauert und wird noch weitere Jahre laufen. Die Sonde ist dabei immer wieder auf die Hilfe der Venus angewiesen. Denn bei Flügen ins innere Sonnensystem ist Bremsen angesagt. Deshalb muss die Forschungssonde sieben Mal an der Venus vorbei fliegen. Bei jedem dieser sogenannten Swing-by-Manöver überträgt sie etwas Energie auf den Planeten. Sie wird langsamer, ändert ihre Bahn und dringt weiter in Richtung Sonne vor.
Nach dem letzten Vorbeiflug im November 2024 soll die Parker Solar Probe dann endlich die Geschwindigkeit erreichen, mit der sie sich der Sonne auf sechs Millionen Kilometer annähern kann. Rund 30-mal schneller als die Internationale Raumstation ISS, mit 200 Kilometern pro Sekunde, wird sie dann die Sonnenatmosphäre durchfliegen. Mit ihren vier wissenschaftlichen Instrumenten soll sie die dort herumschwirrenden Teilchen und die Magnetfelder unseres Sterns vermessen.
Insgesamt drei Mal soll die Raumsonde so nahe an der Sonne vorbeifliegen und ganz neue Erkenntnisse über deren turbulente Lebensprozesse möglich machen. Die Parker Solar Probe wird das schnellste Raumschiff sein, das Menschen je auf den Weg gebracht haben.
Dieser Artikel wurde anlässlich des Fluges durch die Korona der Sonne am 15. Dezember 2021 aktualisiert
Voyager: NASA-Raumsonden auf großer Fahrt
Am 20. August 1977 startete die Raumsonde "Voyager 2", um andere Planeten zu erforschen. 16 Tage später folgte "Voyager 1". Nun gibt es Neuigkeiten aus dem interstellaren Raum.
Bild: picture-alliance/dpa/NASA JPL
Zwei Schwestersonden auf großer Fahrt
Am 20. August 1977 startete die NASA-Sonde Voyager 2 auf einen Rekordflug, der noch immer andauert. Kurz darauf, am 5. September, folgte die baugleiche Voyager 1. Ziel der Mission war es zunächst, Informationen über die Planeten Jupiter und Saturn zu erhalten, die damals noch weitgehend unerforscht waren. Doch Dank ihrer jahrzehntelang haltenden Plutonium-Batterien ging die Mission immer weiter.
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Technische Dauerbrenner
Die beiden 825 Kilogramm schweren Voyager-Sonden gehören zu den größten Erfolgsgeschichten der NASA. Sie schicken bis heute regelmäßig verlässliche Daten aus dem All. Obwohl sie sich immer weiter vom Zentrum unseres Sonnensystems entfernen, funktioniert der Funkkontakt wohl noch recht lange. Derzeit rechnet die NASA mit dem Ende der Mission etwa im Jahr 2030.
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Raus aus dem Sonnensystem
Am 25. August 2012 durchbrach zuerst Voyager 1 die Heliopause - eine Grenze des Sonnensystems. Dahinter beginnt der interstellare Raum unserer Galaxie, der Milchstraße. Voyager 1 war das erste von Menschen gefertigte Objekt, das die Grenze des Sonnensystems passierte. Außerdem ist es das am weitesten je von der Erde entfernte von Menschen gemachte Objekt.
Bild: picture-alliance/dpa
Voyager 2 tat's ihr gleich
Kurze Zeit später folgte auch "Voyager 2". Am 5. November 2018 tauchte die Schwesternsonde in den interstellaren Raum ein. Die Auswertung der Messungen haben nun Überraschendes ergeben - und alte historische Vorstellungen damit über den Haufen geworfen.
Bild: picture alliance/Jet Propulsion Lab via AP/dpa
Die Flugrouten
Das Sonnensystem hat verschiedene Grenzen: Die Erste ist der "Termination Shock" Dort werden die Sonnenwinde plötzlich viel langsamer. An der Heliopause endet dann die Heliosphere. Das ist eine Weltraumblase, in der die Sonnenwinde unser Sonnensystem von der interstellaren Strahlung abschirmen. Bislang war die Annahme, dass die Winde sich allmählich reduzieren.
Bild: picture-alliance/dpa/NASA JPL
Die Spannung steigt
Doch die Vergleichsmessungen der beiden Schwesternsonden haben unter anderem ergeben: Es existiert eine sehr scharfe Grenze im Innenraum unseres Sonnensystems. Und die Temperatur des interstellaren Mediums ist deutlich höher als erwartet. Die Forscher vermuten, dass die Heliosphäre eine Art Bugwelle durch das interstellare Medium vor sich herschieben könnte - doch die gilt es noch zu vermessen.
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Faszinierende Bilder unserer Planeten
Auch vorher hatten die beiden Sonden viel zu entdecken - unsere vielfältigen Planeten. Voyager 1 sendete dieses Bild des Jupiter am 1. Januar 1979 zur Erde. Insgesamt machte Voyager 1 genau 17.477 Bilder des Planeten und seiner Monde. Die Existenz eines dünnen Ringsystems, das Jupiter umgibt, wurde durch diese Aufnahme zum ersten Mal nachgewiesen.
Bild: picture-alliance/dpa/NASA
Detaillierte Fotos
Außerdem dokumentierte Voyager 1 atmosphärische Strömungen auf dem Jupiter, wie auf diesem Bild zu sehen. Nach dem Vorbeiflug am Jupiter erreichte Voyager 1 durch die Gravitation des Planeten eine Geschwindigkeit von 16 Kilometern in der Sekunde.
Bild: picture-alliance/dpa/NASA
Saturn in Echtfarben
Dieses Foto sendete Voyager 2 zur Erde: Der Saturn in echten Farben. Den sechsten Planeten unseres Sonnensystems erreichte Voyager 2 im Jahr 1981. Das Foto ist für Weltallverhältnisse eine echte Nahaufnahme: Es entstand aus gerade mal 21 Millionen Kilometern Entfernung.
Bild: HO/AFP/Getty Images
Alles unter Kontrolle
Das Kontrollzentrum am California Institute of Technology in Pasadena (Foto: 1980). Von hier aus wird Voyager 1 beobachtet und so gut wie möglich gesteuert - Voyager 2 aus dem australischen Parkes. Heute ist die Technik natürlich viel moderner. Aber immer wieder muss die NASA auf das Wissen der Ingenieure zurückgreifen, die die Sonden einst entwickelt haben - auch wenn sie längst in Rente sind.
Bild: NASA/Hulton Archive/Getty Images
Schallplatte für Aliens
Übrigens haben die Sonden diese goldenen Schallplatten an Bord - für den Fall, dass sie auf ihrer unendlichen Reise auf Außerirdische treffen. Auf der digitalen Platte befinden sich Bilder und Geräusche von Menschen, Tieren und der Natur auf der Erde. Für den Fall, dass die Aliens keine Plattenspieler besitzen, liegen Nadel und Gebrauchsanweisung bei.
Bild: NASA/Hulton Archive/Getty Images
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Sonde kommt Jupiters rotem Fleck ganz nah
Die Raumsonde Juno ist diese Woche dem Planeten Jupiter so nah gekommen, wie nie zuvor. Besonderes Augenmerk hat sie auf den geheimnisvollen roten Fleck gelegt. Jetzt sind die ersten Bilder da.
So nah war noch keine Raumsonde dem eigentümlichen roten Fleck gekommen, der sich in der Äquatornähe des Jupiter befindet. Der Wirbel ist auf dem Gasplaneten ständig vorhanden und gibt den Wissenschaftlern Rätsel auf: Was verbirgt sich darunter und wie entwickelt er sich?
Der Fleck ist eigentlich ein gewaltiger Sturm. Die Gase wirbeln mit mehr als 500 km/h herum - doppelt so schnell wie Hurrikane auf der Erde. Mit einem Durchmesser von 16.000 Kilometern ist der rote Fleck für uns riesig - aber er schrumpft, haben Wissenschaftler festgestellt. Vor 100 Jahren war er noch mehr als doppelt so groß.
Bild: picture alliance/Mary Evans Picture Library
Wolken wohin das Auge der Sonde reicht
Auch diese Bilder, die fast wirken wie Aquarelle, hat Juno gerade aufgenommen. Es sind kleinere Wirbel und Wolken in der Nähe des roten Flecks.
Bild: NASA/cc-by/Scot Hampton
Riese mit Zwergen
Jupiter ist der größte und massenreichste Planet unseres Sonnensystems. In seinem riesigen Leib hätten mehr als 1300 Erdkugeln Platz.
Bild: NASA/ESA/E. Karkoschka/Handout via Reuters
Der Dickste und Schwerste
So sind die Planeten in unserem Sonnensystem angeordnet. In dieser Konstellation kreisen sie um die Sonne. Der Jupiter ist so weit von ihr entfernt, dass er rund zwölf Jahre braucht, bis er die Sonne ein Mal umrundet hat. Wir brauchen dafür nur ein Jahr.
Alle meine Monde
Wir lieben unseren Mond! Vor allem, wenn Vollmond ist, schmachten wir ihn an. Wie schön muss es da erst auf dem Jupiter sein - der hat 67 Monde mit klangvollen Namen. Die Größten sind: Io, Europa, Ganymed und Kallisto.
Bild: NASA/JPL/DLR
Unter ständiger Beobachtung
Seit mehr als 40 Jahren senden wir Sonden zum Jupiter. Mittlerweile schicken sie beeindruckend scharfe und detailreiche Fotos von der Jupiter-Oberfläche zurück. Auch dieses Bild stammt von der NASA-Sonde Juno. Sie startete am 5. August 2011 und erreichte den Jupiter am 4. Juli 2016. Ein Jahr lang soll sie knipsen, was das Zeug hält und Daten sammeln.
Bild: NASA
Riese aus Gas
Noch ein Foto, von Juno aufgenommen. Die beiden Gaswirbel, die auf dem Bild schön zu sehen sind, stehen auch sinnbildlich für den Charakter des Jupiters. Er ist ein Gasplanet. Im Gegensatz zu den Gesteinsplaneten - Merkur, Venus, Erde oder Mars - bestehen Jupiter und Saturn, die Riesen in unserem Planetensystem, aus Gasen.
Bild: NASA
Leider unbetretbar
Jupiter besteht vor allem aus Wasserstoff und Helium (so wie die Sonne). Er hat keine feste Oberfläche, auf der man einfach so herumlaufen könnte. Auch ein Raumschiff könnte dort niemals landen.
Bild: NASA
Die Erde dreht sich um die Sonne, nicht umgekehrt
Übrigens: Der Jupiter war es, der das Weltbild veränderte. 1610 entdeckte Galileo Galilei mit seinem Fernrohr drei der Monde, die um den Jupiter kreisen. Damit lieferte er den Beweis, dass Kopernikus Recht hatte - nämlich, dass nicht alles ausschließlich um die Erde kreist. Die Wissenschaft jubelte, die Kirche nicht. Letztendlich wurde Galilei wegen Ketzerei zu lebenslanger Haft verurteilt.