Sonnensegelsatelliten könnten in Zukunft als Frühwarnsystem für geomagnetische Stürme eingesetzt werden, sagen Wissenschaftler.(Bildnachweis: NASA/Aero Animation/Ben Schweighart)
NEW ORLEANS – Sonnensegel, die es Satelliten ermöglichen, auf dem Licht der Sonne zu gleiten, könnten bald Realität werden.
Die Technologie würde es Wissenschaftlern ermöglichen, früher vor Weltraumwetterereignissen wie geomagnetischen Stürmen zu warnen, die das Potenzial haben, technische Systeme auf der Erde zu stören.
„Viele von uns haben das Segeln erlebt; es ist genau so“, sagte Irfan Azeem, Abteilungsleiter der Abteilung für Forschung, Betrieb und Projektplanung im Büro für Weltraumwetterbeobachtung der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), in einem Interview mit kosmischeweiten.de auf der Jahrestagung der American Meteorological Society (AMS) im Januar. „Anstatt die Luft zu nutzen, verwenden wir jetzt die Photonen, das Licht, das von der Sonne ausgestrahlt wird, um unsere Satelliten zu steuern.“
„Dies ist eine sehr neuartige Technologie“, fügte er hinzu. „Wir haben uns traditionell auf den Antrieb verlassen, um Satelliten von einem Ort zum anderen zu bringen, und das Sonnensegel bietet eine neue Möglichkeit, auf sehr kostengünstige Weise im Weltraum zu reisen.
Das Office of Space Weather Observations der NOAA beaufsichtigt die operativen Satellitensysteme der Agentur im Weltraum, die wichtige Daten von Beobachtungspunkten zwischen der Erde und der Sonne liefern. Die Informationen, die von den zahlreichen Instrumenten an Bord der Satelliten gesammelt werden, fließen in die Erstellung von Weltraumwettervorhersagen ein. Die Daten helfen den Weltraummeteorologen bei der Erstellung von Beobachtungen und Warnungen, wenn eine Sonneneruption das Potenzial hat, die Erde, andere Weltraumtechnologien oder Astronauten zu beeinträchtigen.
Vorspringen
„Ein Sonnensegel ermöglicht es uns, über den Lagrange-Eins-Punkt (L1) hinauszugehen, der der derzeitige Stand der Technik ist, und zwar mit mehr Effizienz“, sagte ein Wissenschaftler. (Bildnachweis: NASA)Zu den aktuellen Weltraummissionen, die Messungen der Vorgänge auf der Sonne liefern, gehören der Advanced Composition Explorer der NASA und das Deep Space Climate Observatory der NOAA, die den Sonnenwind überwachen. Anders als die Brise, die hier auf der Erde weht, besteht dieser Wind aus Elektronen und Protonen aus der Korona der Sonne. Es ist wichtig, den Sonnenwind im Auge zu behalten, denn wenn er mit unserem Planeten in Berührung kommt, kann er mit dem Magnetfeld der Erde interagieren und in der Nähe der Polarregionen Polarlichter und, wenn er stark genug ist, geomagnetische Stürme erzeugen.
Obwohl Sturmwarnungen ausgegeben werden, bevor dies geschieht, ist immer noch eine längere Vorlaufzeit erforderlich, wenn die Möglichkeit besteht, dass verschiedene Arten von technischen Systemen wie Stromnetze, GPS, Landwirtschaft und Flugverkehr betroffen sind. Im Rahmen des NOAA-Programms Space Weather Next arbeiten die Wissenschaftler weiter daran, wie künftige Satellitenmissionen dazu beitragen können, geomagnetische Stürme früher zu erkennen. Das bedeutet, dass sie Wege finden müssen, um Informationen kurz nach Sonneneruptionen zu erhalten, mit Messungen näher an der Sonne.
Dafür gibt es die Sonnensegel.
„Ein Sonnensegel ermöglicht es uns, über den Lagrange-Eins-Punkt (L1) hinauszugehen, der der derzeitige Stand der Technik ist, und das mit mehr Effizienz“, sagte Azeem. „Im Moment bietet L1 eine halbwegs stabile Umlaufbahn, auf der man einen dauerhaften und ungehinderten Blick auf die Sonne hat. Aber wenn man weiter nach oben will, muss man chemische Raketen einsetzen. Sonnensegel bieten uns eine kostengünstige Möglichkeit, über den L1-Punkt hinauszugehen.“
L1 ist ein Punkt zwischen der Sonne und der Erde, der etwa 1,5 Millionen Kilometer (932.000 Meilen) von unserem Planeten entfernt ist. An diesem Punkt können Raumfahrzeuge stationär die Aktivität der Sonne beobachten. Doch je näher die Forscher die Satelliten an die Sonne heranbringen können, desto schneller können sie Daten erhalten, die vor, während und nach Weltraumwetterereignissen eintreffen.
Eine künstlerische Illustration des Solarsegels des Solar Cruiser. (Bildnachweis: NASA/Aero Animation/Ben Schweighart)
Durch die Verwendung von Sonnensegeln können Raumfahrzeuge weiter stromaufwärts vom Sonnenwind navigieren, was wiederum die Vorlaufzeiten für Warnungen um 50 % erhöhen kann, erklärte Azeem. Außerdem wäre dies ein anderer Standort als der, der in den letzten 45 Jahren verwendet wurde.
Auf der Jahrestagung der AMS informierte die NOAA über die Fortschritte bei diesem Projekt. Der Bau einer maßstabsgetreuen Version des NOAA-Sonnensegels, das Teil des Solar-Cruiser-Projekts in Zusammenarbeit mit der NASA ist, ist im Gange. Nach dem Einsatz wird das Segel eine Fläche von 1.653 Quadratmetern umfassen.
Neben einem Raumschiff in der Mitte mit Spulen und einem Segelentfaltungssystem wird es vier Segel umfassen, die in einzelnen Quadranten gebaut werden und alle im Februar 2026 fertiggestellt sein sollen. Wenn alles nach Plan läuft, hofft die NOAA, im Jahr 2029 einen Mitfahrstart durchführen zu können.
„Am meisten begeistert mich die schiere Komplexität, mit der verschiedene Disziplinen zusammengebracht werden“, sagte Azeem. „Die neuen Fortschritte in der Materialwissenschaft und anderen Disziplinen zu sehen, wie sie uns in der Weltraumwettergemeinschaft helfen, die Fortschritte zu machen, die wir brauchen, finde ich wirklich aufregend.“
