Die Sonne im Blick

Viel zu tun hatten Wissenschaftler der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel seit dem Start der ESA-Weltraum­mission Solar Orbiter im Februar: Trotz der durch die Corona-Pandemie bedingten Widrigkeiten mussten sie ihre Instru­mente an Bord der Raumsonde in Betrieb nehmen und erste Daten analysieren. Das Besondere: Die Messungen stehen der gesamten wissen­schaft­lichen Community online zur Verfügung.

„Wir sind jetzt soweit, dass wir unsere ersten Daten am Daten­zentrum der Europä­ischen Welt­raum­orga­ni­sation ESA online gestellt haben“, erklärt Robert Wimmer-Schwein­gruber, der die Arbeit an der Uni Kiel leitet. „Wissen­schaft­lerinnen und Wissen­schaftler auf der ganzen Welt können diese neuen und einzig­artigen Daten nun analy­sieren und neue Erkennt­nisse gewinnen. So kann die solare Korona Elektronen und Ionen mit großer Energie beschleunigen, zum Teil fast auf Licht­ge­schwin­digkeit.“

Dass die Daten bereits sieben Monate nach dem Start der Raumsonde und drei Monate nach der Kali­brie­rungs­phase veröffent­licht werden, sei außer­ge­wöhnlich. Denn nicht nur der Zeit­raum der Test­phase, während der die Instru­mente unter Welt­raum­bedin­gungen im Real­betrieb erprobt werden, war sehr kurz. Die Instru­menten­teams haben jetzt nur noch neunzig Tage Zeit, um die Rohdaten zu kali­brieren und in eine Form zu bringen, die externe Wissen­schaftler verarbeiten können.

„Diese Frist wäre selbst in normalen Zeiten eine Heraus­forderung gewesen, mit der Corona-Pandemie waren die Teams ganz besonders gefordert“, sagt Wimmer-Schwein­gruber. So fliegt Solar Orbiter beispiels­weise auf einer stark ellip­tischen Bahn um die Sonne und wird mehrere Swing-by-Manöver nutzen, um bis auf 0,28 Astro­no­mische Einheiten an die Sonne heran­zu­kommen. Im entferntesten Punkt von der Sonne wird die Sonde fast eine Astro­no­mische Einheit von ihr entfernt sein.

Die variablen Bedingungen stellen besondere Anforde­rungen an die Instru­mente und deren Einstel­lungen, die sorg­fältig optimiert werden mussten. „Das während Covid-19-Zeiten zu erreichen war eine riesige Heraus­forderung“, sagt Yannis Zouganelis, stell­ver­tretender Projekt­wissen­schaftler der ESA. „Aber wir sind jetzt soweit, dass wir die Daten wie geplant an die wissen­schaft­liche Community übergeben können, damit diese daran wissen­schaft­liche Unter­suchungen vornehmen kann.“ Das enge Zusammen­spiel zwischen Wissen­schaftlern, Ingenieuren, Operateuren der Raum­sonde und der Verfüg­bar­keit der großen Radio­antennen musste trotz der neuen Arbeits­bedin­gungen einwand­frei und auf Anhieb funktionieren, „denn die Raumsonde war ja unterwegs und konnte nicht mehr aufge­halten werden“, so Wimmer-Schwein­gruber. „Unser Ziel war es immer, die Daten möglichst schnell zu ver­öffent­lichen, damit die Forschungs­gruppen auf der ganzen Welt an möglichst aktuellen Daten arbeiten kann.“

Bei den meisten Weltraum­missionen werden die Daten gewöhnlich erst ein halbes oder gar ein ganzes Jahr nach Erhalt auf der Erde veröffent­licht, um den Teams, die die Instru­mente gebaut haben, eine exklusive Frist für die Analyse einzu­räumen. Bei Solar Orbiter waren sich die Forscher einig, dass dies sehr viel schneller gehen muss. „Wir wollen, dass Solar Orbiter eine der offensten Welt­raum­missionen wird. Das heißt offen für die ganze Welt, nicht nur für die Instru­menten­teams“, sagt Zouganelis. In ersten virtuellen Workshops, in denen die neuen Daten vorge­stellt wurden, nahmen etwa zehnmal mehr Interes­senten teil als in den Instru­menten­teams arbeiten. „Je mehr Leute unsere Daten verwenden, desto mehr erhöht sich die wissen­schaft­liche Ausbeute von Solar Orbiter,“ sagt Wimmer-Schwein­gruber.

Am 30. September wurden zudem alle Beschrei­bungen der zehn Instrumente auf Solar Orbiter und der Raumsonde und des Missions­konzepts im Fach­journal „Astronomy & Astro­physics“ veröffent­licht. „Diese Infor­ma­tionen sind unver­zichtbar, um eine verläss­liche Analyse der Daten zu gewähr­leisten. Auch in zehn Jahren, wenn die Ingenieu­rinnen und Ingenieure, die die Instru­mente gebaut haben, schon längst wieder an anderen Projekten arbeiten“, so Wimmer-Schwein­gruber.

CAU / RK

Weitere Infos

• Sonderausgabe Astronomy & Astrophysics: The Solar Orbiter Mission
• Solar Orbiter Archive, European Space Agency
• Sektion Physik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel