Eine SpaceX Falcon Heavy-Rakete startet die NASA-Asteroidenmission Psyche am 13. Oktober 2023 (Bildnachweis: Josh Dinner)
Wenn es um Werkzeuge geht, werden sie umso unzuverlässiger, je mehr sie benutzt werden.
Und natürlich hat das Instrument LASCO (Large Angle and Spectrometric Coronagraph Experiment) auf der Raumsonde SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation hervorragende Arbeit geleistet und uns während der jüngsten starken geomagnetischen Sonnenstürme Bilder geliefert, aber es wird langsam alt.
Ein Koronagraph ist ein spezielles Instrument, das das Licht der Sonne abschirmt, damit Forscher einen Blick auf die heiße, dünne und äußerste Schicht des brennenden Sterns, die Korona, werfen können. Weltraumwettervorhersager können daher Koronagraphen einsetzen, um Sonneneruptionen, die von Sonnenflecken ausgehen, und die damit einhergehenden koronalen Massenauswürfe (CMEs) zu erkennen. Derzeit ist LASCO im Weltraum jedoch auf sich allein gestellt, da den Wissenschaftlern kein Reserve-Koronagraphen-Instrument zur Verfügung steht, um die Sonnenaktivität im Auge zu behalten.
„Coronagraph-Bilder sind für uns unerlässlich, um den CME zu erkennen, ihn zu messen, die Informationen in ein Modell einzugeben und anhand des Modells die Ankunft vorherzusagen, wenn er die Erde treffen wird“, sagte Bill Murtagh, Programmkoordinator für das Space Weather Prediction Center (SWPC) der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), gegenüber kosmischeweiten.de „Der Coronagraph, auf den wir uns verlassen haben (LASCO), ist oft nicht verfügbar, weil es sich um ein Forschungsinstrument handelt. Es ist ein Single Point of Failure, wenn es also morgen ausfällt, wären wir in einer schlechten Situation.“
Die einzige andere Technologie, die die CMEs der Sonne untersucht, ist das Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) der NASA, aber von den beiden an dieser Mission beteiligten Raumsonden ist nur eine in Betrieb und fliegt nur selten zwischen Erde und Sonne.
SOHO startete im Dezember 1995 ins All und wurde im April 1996 in Betrieb genommen. An Bord befindet sich das LASCO-Instrument, das drei Koronagraphen enthält, die Bilder von der Sonnenkorona aufnehmen. Der Hauptzweck der Mission war die experimentelle Forschung und nicht die Bereitstellung von Echtzeitdaten über die Sonnenaktivität. Die eintreffenden Daten sind also nicht kontinuierlich, und das alternde Instrument kann zwar erkennen, wann Aktivität stattfindet, aber es kann nicht genau beschreiben, was vor sich geht.
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Die Datenübertragung von LASCO über das Deep Space Network der NASA führt zu Lücken in der Berichterstattung über die Sonne, denn es können Lücken von bis zu acht oder mehr Stunden auftreten. Diese Verzögerung kann zu Problemen bei der Vorhersage der Ankunftszeiten von CMEs führen und die Meteorologen alarmieren, wenn auf eine erste Eruption mehrere folgen. Das Instrument hat in den letzten rund 20 Betriebsjahren aufgrund der von der Sonne ausgehenden Sonnenaktivität auch einiges einstecken müssen, insbesondere was die Sonnenkollektoren betrifft. Energetische Partikel zersetzen diese Paneele immer weiter, und eine kürzlich durchgeführte Überprüfung der Instrumente hat ergeben, dass sie nur noch bis zum Jahr 2026 über genügend Energie verfügen.
Unabhängig davon, ob LASCO dauerhaft oder vorübergehend abgeschaltet wird, sind die Wissenschaftler angesichts des Alters und der begrenzten Lebensdauer der Anlage weiterhin besorgt über ihre Zuverlässigkeit.
„Stellen Sie sich vor, wenn das während der Sonnenstürme passiert wäre, wären wir blind gewesen für das, was auf uns zukommt. Der Koronagraph ist unser Frühwarnsystem“, sagte Elsayed Talaat, Direktor des NOAA-Büros für Weltraumwetterbeobachtung beim National Environmental Satellite, Data and Information Service (NESDIS), gegenüber kosmischeweiten.de. „Wenn wir diese Stürme von der Sonne kommen sehen, sagen uns [die Koronagraphen] , dass etwas Großes auf uns zukommt, und wir geben die Eigenschaften dieses koronalen Massenauswurfs in unsere Modelle ein und projizieren sie, um zu sehen, ob es hier einen Einschlag geben wird.“
Nächsten Monat, wenn der GOES-U-Satellit der NOAA ins All startet, wird der Compact Coronagraph-1 (CCOR-1) des Naval Research Laboratory mit an Bord sein. Dies wird der erste einsatzbereite Koronagraph für die USA sein, da er von der NASA verwaltet und von der NOAA finanziert und betrieben wird. Es wird auch erwartet, dass er viel schneller Daten mit detaillierteren Informationen über CMEs zurücksendet, einschließlich ihrer Größe, der Geschwindigkeit, mit der sie sich bewegen, und ihrer Dichte. Diese Informationen sind wichtig für die Meteorologen, um mindestens einen Tag vor möglichen geomagnetischen Stürmen Warnungen herausgeben zu können.
„Diese Beobachtungen sind entscheidend für die Fähigkeit des Weltraumwettervorhersagezentrums (SWPC), Warnungen und Prognosen zu erstellen. Ohne diese weltraumgestützten Beobachtungen wüssten wir nicht, wo auf den Sonnenflecken Aktivität herrscht … wir müssen diese Messungen im Weltraum durchführen“, sagte Talaat. „Da wir die Sonne im Ultraviolett- und Röntgenbereich beobachten, den wir vom Boden aus nicht sehen können, können wir sie im Weltraum rund um die Uhr beobachten. Wir müssen auch die Messungen der koronalen Massenauswürfe im Weltraum durchführen, um einen ungehinderten Blick auf diese großen Explosionen der Sonne zu haben.“
Laut einer NOAA-Mitteilung werden die Wissenschaftler in der Lage sein, die Bilder innerhalb von nur 30 Minuten nach der Erfassung zu erhalten, im Gegensatz zu den acht Stunden, die LASCO benötigt. Die Bilder werden auch viel sauberer sein, da das Gerät so konstruiert ist, dass die Auswirkungen größerer Sonnenstürme, wie z. B. die Entstehung von weißen Flecken oder „Schnee“ auf dem Detektor, reduziert werden. Dieses Problem hatten Wissenschaftler kürzlich, als energetische Partikel aus einem Sonnensturm auf die Navigationskamera des Curiosity-Rovers auf dem Mars trafen und das Bild unscharf machten.
„Wir werden zum ersten Mal die Möglichkeit haben, alle 30 Minuten eine künstliche Sonnenfinsternis, eine totale Sonnenfinsternis, zu beobachten. Damit haben wir jetzt schon eine wirklich gute Möglichkeit“, sagte Talaat. „Es wird ein besserer Detektor sein, so dass wir eine hohe Auflösung der koronalen Massenauswürfe erhalten, und das Instrument ist so konzipiert, dass es widerstandsfähiger ist.“
Die
LASCO-Forschung hat den Wissenschaftlern geholfen, die Sonnenatmosphäre und die Auswirkungen auf das Weltraumwetter besser zu verstehen, aber jetzt, wo das Kapitel zu Ende geht, ist CCOR-1 bereit, ein neues zu beginnen. Es gibt keine bessere Art und Weise, diese Serie von GOES-Satelliten mit dem Beginn einer neuen Ära für die Erforschung und Vorhersage des Wetters im großen Unbekannten zu beenden.
