Solar Orbiter: Letzter Gruß an die Erde vor der wissenschaftlichen Mission

Die Esa-Raumsonde Solar Orbiter soll zur Sonne fliegen. Mit ihrem Vorbeiflug an der Erde beginnt die wissenschaftliche Missionsphase.

Artikel von Patrick Klapetz und Frank Wunderlich-Pfeiffer veröffentlicht am 27. November 2021, 9:00 Uhr

Eine künstlerische Darstellung der Raumsonde Solar Orbiter beim Vorbeiflug an der Erde. (Bild: Esa, Atg medialab)

Am frühen Morgen des 27. November bekommt die Erde Besuch von der Raumsonde Solar Orbiter, die sich auf dem Weg zur Sonne befindet. Die Sonde soll erstmals die Polregion der Sonne untersuchen, die bisher noch nie genauer beobachtet wurde. Dabei soll vor allem das regelmäßige Umkippen des Magnetfelds der Sonne im Sonnenzyklus beobachtet werden, das ungefähr alle elf Jahre geschieht - das nächste Mal zwischen 2024 und 2026.

Mit dem Vorbeiflug an der Erde wird die geplante wissenschaftliche Mission eingeleitet, die von der europäischen Raumfahrtbehörde Esa in Zusammenarbeit mit der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa durchgeführt wird. Um einen passenden Orbit um die Sonne zu erreichen, sind mehrere Vorbeiflüge an der Venus und der Erde nötig.

Bei den Manövern wird das Perihel, der sonnennächste Punkt, gesenkt und die Bahnneigung der Umlaufbahn im Lauf der Mission bis zu 33 Grad gegen die Ekliptik gekippt, also die gegen die Ebene, auf der die Planeten die Sonne umkreisen. Das Perihel muss für die Beobachtungen auf bis zu 38 Millionen Kilometer abgesenkt werden, etwa ein Viertel der Entfernung der Erde zur Sonne mit 150 Millionen Kilometern. Mit Raketentriebwerken würde dafür sehr viel Treibstoff benötigt.

Nach dem Manöver beginnt die Wissenschaft

Stattdessen fliegt die Sonde die Erde unterhalb der Ekliptik an. So sorgt die Gravitation dafür, dass die Flugbahn noch weiter von der Ekliptik weg gedreht wird. Gleichzeitig fliegt die Sonde in Flugrichtung vor der Erde entlang, so dass sie vom Planeten abgebremst wird und beim nächsten Sonnenumlauf näher an die Sonne gelangt. Die Sonde wird sich der Erde bei dem Manöver bis auf 460 Kilometer nähern. Allein durch dieses Manöver wird das Perihel von 77 Millionen auf rund 50 Millionen Kilometer abgesenkt.

Damit kann die eigentliche wissenschaftliche Mission beginnen, denn die Anpassung der Flugbahn war bislang die Hauptaufgabe des Solar Orbiters. Trotzdem konnten schon viele Daten gewonnen werden, die wohl spektakulärste Gelegenheit war im Juni 2020, als die Flugbahn in die Nähe des Schweifs des Kometen Atlas C/2019 Y4 führte.

Laut Daniel Müller, einer der Projektwissenschaftler der Mission, sollen mehr als 50 Artikel zur Reisephase von Solar Orbiter im Dezember in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht werden.

Sonnenwinde beim Eindringen ins Erdmagnetfeld

Der Vorbeiflug an der Erde soll auch genutzt werden, um mit der Sonde Daten zu sammeln, wie das Erdmagnetfeld durch die geladenen Teilchen des Sonnenwindes verformt wird. Dies ergänzt die Daten von anderen Missionen zur Untersuchung des Erdmagnetfeldes, wie etwa der drei Swarm-Raumsonden, die in einer Höhe von 400 Kilometern die Erde umrunden.

Für Swarm-Missionsmanagerin Anja Strømme bietet der Vorbeiflug von Solar Orbiter vor allem die Möglichkeit, die Daten in Erdnähe mit "[Daten in] unserem Teil des Weltraums zu vergleichen und falls es Überraschungen gibt, zu sehen, was diese Überraschungen sind".

Auf ihrer jetzigen Umlaufbahn wird die Raumsonde der Sonne ungefähr alle sechs Monate am nächsten kommen. Dabei soll sie unter anderem die Sonnenbeben und die Heliosphäre der Sonne mit Kameras beobachten. Außerdem soll sie Daten zum Magnetfeld der Sonne sammeln, um zu verstehen, wie dieses erzeugt wird. Auch die Erzeugung und Beschleunigung der Sonnenwinde sollen erforscht werden. Insgesamt wurden zehn Instrumente verbaut. Sechs davon dienen zur Fernerkundung, vier sollen die Felder und Partikel in der Sonnenumgebung messen.

Die Mission, genauso wie die Parker Solar Probe der Nasa , sollen unser Verständnis der Sonnenaktivität erweitern. Dabei soll auch herausgefunden werden, weshalb auf der Sonnenoberfläche mehrere Tausend Grad herrschen, die äußere Sonnenatmosphäre, die Korona, mehrere Millionen Grad heiß ist - ein noch immer nicht vollständig erklärtes Phänomen.