Phänomene, die als „Polarlichtelektrojets“ bekannt sind und von der Sonnenaktivität herrühren, schieben jede Sekunde etwa eine Million Ampere an elektrischer Ladung um die Pole der Erde – und diese elektrische Ladung kann große Probleme verursachen.
Elektrojets sind intensive elektrische Ströme, die über der Erde fließen. Magnetische Störungen durch Polarlichtelektrojets können z. B. zu Stromausfällen auf unserem Planeten führen, die Sicherheit von Astronauten beeinträchtigen und Satelliten stören.
Jetzt hat die NASA einen Plan zur Untersuchung dieser stark störenden Strömungen und hofft, ihre möglichen Auswirkungen in den Griff zu bekommen. Im März wird die Mission EZIE (Electrojet Zeeman Imaging Explorer) drei koffergroße Satelliten, so genannte Cubesats, starten, die diese beunruhigenden Phänomene verfolgen sollen.
Eine künstlerische Darstellung des EZIE-Satellitentrupps. (Bildnachweis: NASA/Johns Hopkins APL)EZIE ist die erste Mission, die sich ausschließlich der Untersuchung von Elektrojets widmet“, sagte Larry Kepko, EZIE-Missionswissenschaftler am Goddard Space Flight Center der NASA in Maryland, in einer Erklärung. „Sie tut dies mit einer völlig neuen Messtechnik.“
Die Mission stützt sich insbesondere auf die Zeeman-Technik. So funktioniert sie
Tracking weltraumgestützter Strömungen
Moleküle des Elements Sauerstoff senden in der Regel Mikrowellenstrahlung mit einer Frequenz von 118 Gigahertz aus, und das Wichtige dabei ist, dass Sauerstoffmoleküle um unseren Planeten herum existieren. In der Zwischenzeit erzeugen Elektrojets ein Magnetfeld um unseren Planeten – und dieses Feld kann die mit diesen Sauerstoffmolekülen verbundene 118-Gigahertz-Emissionslinie aufspalten. Dieser Vorgang wird Zeeman-Aufspaltung genannt. Wenn das Magnetfeld stärker ist, wird diese Emissionslinie weiter aufgespalten.
Die drei EZIE-Würfelsatelliten werden mit Hilfe eines Mikrowellen-Elektrojet-Magnetogramms den Zeeman-Aufspaltungseffekt beobachten, während sie die Erde umkreisen.
NASA wird dann die Stärke und Richtung der beobachteten Magnetfelder untersuchen, die von den Elektrojets erzeugt werden. Die Wissenschaftler hoffen, dass dies Aufschluss über die Struktur und Entwicklung des Elektrojetsystems geben wird.
„Die Verwendung der Zeeman-Technik zur Fernkartierung von strominduzierten Magnetfeldern ist ein wirklich neuer Ansatz, um diese Messungen in einer Höhe zu erhalten, die bekanntermaßen schwierig zu messen ist“, sagte Sam Yee, der leitende Forscher von EZIE am Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL), in derselben Erklärung.
Die EZIE-Mission wird insbesondere die Macht der Bürgerwissenschaftler nutzen, um ihre Forschung zu verbessern. Durch die Verteilung von Dutzenden von EZIE-Mag-Magnetometer-Kits an amerikanische Studenten und Freiwillige auf der ganzen Welt wird die NASA in der Lage sein, viele auf der Erde gesammelte Daten mit den Beobachtungen von EZIE zu vergleichen.
„EZIE-Wissenschaftler werden Magnetfelddaten von oben sammeln, und die Studenten werden Magnetfelddaten vom Boden aus sammeln“, sagte Nelli Mosavi-Hoyer, EZIE-Projektmanagerin am APL, in der Erklärung.
Eine SpaceX Falcon 9 soll die drei EZIE CubeSats von der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien mit der Transporter-13 Rideshare-Mission starten. Der Start wird während des Sonnenmaximums erfolgen, wenn die Sonnenaktivität stärker und häufiger ist. „Es ist besser, während des Sonnenmaximums zu starten“, sagte Kepko. „Die Elektrojets reagieren dann direkt auf die Sonnenaktivität.“
Andere heliophysikalische Missionen der NASA, wie PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere), werden parallel zur EZIE-Mission arbeiten. PUNCH, dessen Start für diese Woche geplant ist, wird untersuchen, wie sich Material in der äußeren Atmosphäre der Sonne in den Sonnenwind verwandelt.
„Wir nutzen die neuen Möglichkeiten der Cubesats“, sagte Kepko. „Dies ist eine Mission, die vor einem Jahrzehnt noch nicht möglich gewesen wäre. Wir gehen an die Grenzen dessen, was möglich ist, und das alles mit einem kleinen Satelliten. Es ist aufregend, darüber nachzudenken, was wir entdecken werden“.
