Erklärt: Eyes on the Sun, wie sich ISRO auf seinen nächsten Riesensprung ins All vorbereitet

Erklärt: Das ISRO bereitet seine erste wissenschaftliche Expedition zur Erforschung der Sonne vor. Die Mission namens Aditya-L1 wird voraussichtlich Anfang nächsten Jahres starten und die Sonne aus nächster Nähe beobachten.

Eine Illustration der Parker Solar Probe, die sich der Sonne nähert. (Quelle: NASA/Johns Hopkins APL)

Anfang dieses Monats wurden in einer Sonderbeilage des Astrophysical Journal 47 neue Artikel veröffentlicht, in denen Daten der ersten drei Vorbeiflüge des Parker Solarsonde , die historische Mission der NASA zur Sonne. Die Sonde, die am 12. August 2018 gestartet wurde, beendete ihren vierten Nahanflug – das sogenannte Perihel – am 29. Januar mit einer Geschwindigkeit von etwa 3,93 lakh km/h in einer Entfernung von nur 18,6 Millionen km von der Sonnenoberfläche.

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Neben einer weiteren Mission zum Mond, die für nächstes Jahr geplant ist, und dem ersten bemannten Weltraumflug, der für 2022 geplant ist, bereitet die Indische Weltraumforschungsorganisation (ISRO) auch ihre erste wissenschaftliche Expedition zur Erforschung der Sonne vor. Die Mission namens Aditya-L1, die Anfang nächsten Jahres starten soll, wird die Sonne aus nächster Nähe beobachten und versuchen, Informationen über ihre Atmosphäre und ihr Magnetfeld zu erhalten.

ISRO stuft Aditya L1 als Satellit der 400 kg-Klasse ein, der mit der Polar Satellite Launch Vehicle (PSLV) in XL-Konfiguration gestartet wird. Das weltraumgestützte Observatorium wird sieben Nutzlasten (Instrumente) an Bord haben, um die Sonnenkorona, Sonnenemissionen, Sonnenwinde und -fackeln sowie koronale Massenauswürfe (CMEs) zu untersuchen und rund um die Uhr Aufnahmen der Sonne durchzuführen.

Die Mission wird in Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Labors der ISRO sowie Institutionen wie dem Indian Institute of Astrophysics (IIA), Bengaluru, dem Inter University Center for Astronomy and Astrophysics (IUCAA), Pune und dem Indian Institute of Science, Education and Research durchgeführt (IISER), Kalkutta. Aditya L1 wird nach AstroSat, die im September 2015 gestartet wurde, die zweite weltraumgestützte Astronomiemission von ISRO sein.

Was eine Sonnenmission zu einer Herausforderung macht, ist die Entfernung der Sonne von der Erde (im Durchschnitt etwa 149 Millionen km, verglichen mit den nur 3,84 lakh km zum Mond) und, was noch wichtiger ist, die superheißen Temperaturen und Strahlungen in der Sonnenatmosphäre.

Alle teilnehmenden Institute befinden sich derzeit in der Endphase der Entwicklung ihrer jeweiligen Payloads. Einige Nutzlasten wurden gebaut und befinden sich in der Testphase, in der jede Komponente überprüft und kalibriert wird. Einige Nutzlasten befinden sich in der Phase der Integration einzelner Komponenten.

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Aber warum ist das Studium der Sonne wichtig?

Jeder Planet, einschließlich der Erde und der Exoplaneten außerhalb des Sonnensystems, entwickelt sich – und diese Entwicklung wird von seinem Mutterstern gesteuert. Das solare Wetter und die Umgebung, die durch die Prozesse innerhalb und um die Sonne bestimmt werden, beeinflussen das Wetter des gesamten Systems. Schwankungen dieses Wetters können die Umlaufbahnen von Satelliten verändern oder ihre Lebensdauer verkürzen, die Bordelektronik stören oder beschädigen und Stromausfälle und andere Störungen auf der Erde verursachen. Die Kenntnis von Sonnenereignissen ist der Schlüssel zum Verständnis des Weltraumwetters.

Um mehr über erdgerichtete Stürme zu erfahren, sie zu verfolgen und ihre Auswirkungen vorherzusagen, sind kontinuierliche Sonnenbeobachtungen erforderlich. Jeder Sturm, der von der Sonne ausgeht und auf die Erde zusteuert, passiert L1 und ein Satellit, der sich in der Halo-Umlaufbahn um L1 des Sonne-Erde-Systems befindet, hat den großen Vorteil, die Sonne kontinuierlich ohne Bedeckung / Finsternisse zu beobachten, sagt ISRO auf seinem Webseite.

L1 bezieht sich auf Lagrange/Lagrange Point 1, einen von fünf Punkten in der Orbitalebene des Erde-Sonne-Systems. Lagrange Points, benannt nach dem italienisch-französischen Mathematiker Josephy-Louis Lagrange, sind Positionen im Weltraum, an denen die Gravitationskräfte eines Zweikörpersystems (wie der Sonne und der Erde) verstärkte Anziehungs- und Abstoßungsbereiche erzeugen. Diese können von Raumfahrzeugen verwendet werden, um den Treibstoffverbrauch zu reduzieren, der benötigt wird, um in Position zu bleiben. Der Punkt L1 beherbergt den Solar and Heliosphere Observatory Satellite (SOHO), ein internationales Kooperationsprojekt der NASA und der European Space Agency (ESA).

Die United Launch Alliance Delta IV Heavy Rakete mit der Parker Solar Probe an Bord ist auf diesem Bild vom 10. August 2018 zu sehen. (Quelle: NASA/Bill Ingalls).

Der L1-Punkt ist etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt oder etwa ein Hundertstel des Weges zur Sonne. Aditya L1 wird kontinuierliche Beobachtungen mit direktem Blick auf die Sonne durchführen. Parker Solar Probe der NASA ist schon viel näher gekommen – aber es wird von der Sonne wegschauen. Die frühere Sonnensonde Helios 2, ein Joint Venture zwischen der NASA und der Raumfahrtbehörde der ehemaligen Bundesrepublik Deutschland, ging 1976 bis auf 43 Millionen Kilometer an die Sonnenoberfläche heran.

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Welcher Hitze wird Aditya L1 ausgesetzt?

Der Vorbeiflug der Parker Solar Probe am 29. Januar war der nächste, den die Sonde auf ihrer bisher geplanten siebenjährigen Reise der Sonne näherte. Schätzungen von Computermodellen zeigen, dass die Temperatur auf der der Sonne zugewandten Seite des Hitzeschildes der Sonde, dem Thermal Protection System, 612 Grad Celsius erreichte, obwohl das Raumfahrzeug und die Instrumente hinter dem Schild bei etwa 30 ° C blieben, sagte die NASA. Während der drei nächsten Perihelien der Raumsonde in den Jahren 2024-25 wird das TPS Temperaturen um 1370 ° C erreichen.

Aditya L1 wird viel weiter weg bleiben, und die Hitze wird voraussichtlich kein großes Problem für die Instrumente an Bord sein. Aber es gibt andere Herausforderungen.

Viele der Instrumente und deren Komponenten für diese Mission werden zum ersten Mal im Land hergestellt, was für Indiens Wissenschafts-, Ingenieur- und Weltraumgemeinschaften sowohl eine Herausforderung als auch eine Chance darstellt. Eine solche Komponente sind die hochglanzpolierten Spiegel, die auf dem weltraumgestützten Teleskop montiert werden würden.

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Aufgrund der damit verbundenen Risiken sind die Nutzlasten früherer ISRO-Missionen im Weltraum weitgehend stationär geblieben; Allerdings wird Aditya L1 einige bewegliche Komponenten haben, sagten Wissenschaftler. Das Design des Raumfahrzeugs ermöglicht beispielsweise eine mehrfache Betätigung der Frontscheibe des Teleskops – das heißt, das Fenster kann nach Bedarf geöffnet oder geschlossen werden.

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