Im Schatten all dessen steht eine riskante NASA-Mission, bei der eine Raumsonde praktisch in unmittelbarer Nähe der Sonne fliegen soll.
Die 2018 gestartete Parker Solar Probe soll „die Sonne berühren“, wie die NASA es ausdrückt. Am 24. Dezember die Sonde wird seinen nächsten Vorbeiflug machen und dabei bis auf 3,8 Millionen Meilen an die Oberfläche herankommen, nachdem er durch die Schwerkraft auf mehr als 430.000 Meilen pro Stunde beschleunigt wurde.
Noch nie ist ein Raumschiff so schnell oder so nah an der Sonne geflogen.
„Es ist eine Reise ins Unbekannte“, sagte Nicola „Nicky“ Fox, der oberste Wissenschaftsadministrator der NASA, und erzählte jedem, dass „es die coolste und heißeste Mission unter der Sonne ist.“
Mit Kosten von 1,4 Milliarden US-Dollar ist diese Mission nicht billig. Dass die NASA so viel Geld und Mühe investieren würde, ist eine Erinnerung daran, dass die Sonne, die für unser Überleben so wichtig ist, noch nicht vollständig verstanden ist.
„Wir leben in der Atmosphäre der Sonne. „Alles, was auf der Sonne passiert, spüren wir hier auf der Erde“, sagte Fox. „Wenn die Sonne niest, erkältet sich die Erde.“
Diese Mission hat auch eine subtilere Agenda: die Weiterentwicklung der amerikanischen Luft- und Raumfahrtkompetenz. Die technologischen Innovationen können auf zukünftige Weltraumbemühungen angewendet werden, zu einer Zeit, in der viele Länder Sonden zum Mond, zum Mars und anderswo im Sonnensystem schicken.
„Es geht darum, ob wir an der Spitze der Welt bleiben oder jemand anderes einspringt“, sagte Nour Raouafi, Projektwissenschaftler für die Mission und Astrophysiker am Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University in Maryland.
Seine Augen leuchten, als er die erstaunliche Leistung dieser Raumsonde beschreibt: „Wir werden fast auf dem Stern landen.“
Wie man einen Besuch in der Sonne übersteht
Lustige Tatsache: Man kann nicht auf der Sonne landen. Es gibt eigentlich keine eindeutige Oberfläche. Wenn Wissenschaftler über die Sonne sprechen Oberfläche verweisen sie auf die „Photosphäre“, die unterste sichtbare Schicht der Atmosphäre.
Bei ihrer größten Annäherung am Heiligabend wird die Parker-Sonde siebenmal näher an der Sonne sein als jedes andere Raumschiff bisher. Die NASA-Ingenieure hoffen, dass die Öffentlichkeit versteht, dass es kein Tag am Strand ist, der Sonne so nahe zu kommen.
„Dies ist eine Mission mit hohem Risiko. Wenn man in die Atmosphäre eines Sterns geht, ist es wirklich hart“, sagte Raouafi.
Die Sonde ist mit Instrumenten bestückt, die den Sonnenwind messen, einschließlich Temperatur, Dichte und Geschwindigkeit. Der Sonnenwind reicht bis zum äußersten Rand des Sonnensystems. Die Erde ist vollständig darin eingetaucht, aber dank des Magnetfelds unseres Planeten sind wir normalerweise vor der schädlichsten Sonnenstrahlung geschützt.
„Wir selbst leben in dieser Umgebung. Aber wir spüren es nicht, weil wir ein Erdmagnetfeld haben, das uns vor diesen gefährlichen energiereichen Teilchen und diesen Explosionen der Sonne schützt“, sagte Raouafi. „Deshalb haben wir Leben auf der Erde.“
Der Sonnenwind hat auch eine schützende Wirkung, weil er die Auswirkungen der kosmischen Strahlung begrenzt – Teilchen, die sich mit enormer Geschwindigkeit bewegen und aus allen Richtungen in unserer Galaxie auf uns zukommen.
All dies zeigt, dass der Weltraum Wetter hat. Eine hochtechnologische Zivilisation muss auf das Weltraumwetter achten, da es sich um einen Ausbruch von Sonnenmaterial handelt Ein direkt auf die Erde gerichteter koronaler Massenauswurf könnte einen schwächenden geomagnetischen Sturm erzeugen.
NASA und andere Regierungen Die Agenturen sind besonders besorgt über eine Wiederholung des sogenannten Carrington-Events. Im Jahr 1859 traf ein koronaler Massenauswurf die Erde und ließ Telegraphenleitungen singen. Ein ähnlicher Sturm könnte heute zu Funkausfällen führen, Satelliten lahmlegen oder im schlimmsten Fall sogar das Stromnetz lahmlegen.
Aus diesem Grund möchten die Ingenieure des Hopkins-Labors und der NASA es sich mit der Sonne gemütlich machen und ihre volatile Atmosphäre wirklich verstehen. Aber zuerst mussten sie herausfinden, wie sie verhindern konnten, dass die Parker-Sonde durch koronale Massenauswürfe und den Sonnenwind gebacken, geröstet, verbrannt oder auf andere Weise zerstört wird.
Zwei Technologien sind für den Erfolg einer Mission besonders wichtig. Am offensichtlichsten ist der Hitzeschild. Ohne einen guten Hitzeschild fliegt man nicht nah an der Sonne vorbei.
Der Schild ist mit einem ultraweißen Plasmaspray beschichtet, um möglichst viel Sonnenstrahlung zu reflektieren. Die Oberfläche ist vollkommen gleichmäßig, um heiße und kalte Stellen zu vermeiden. Der Schild verfügt über eine Innenseite aus Karbonschaum, die zwischen Schichten aus einem Karbonverbundwerkstoff liegt, ähnlich wie man ihn in einem Golfschläger oder Tennisschläger findet.
Dieser 4,5 Zoll dicke Hitzeschild ermöglicht es der der Sonne zugewandten Seite Nach Angaben der NASA erreichen sie 2.500 Grad, obwohl der Körper des Raumfahrzeugs milde 89 Grad hat.
Und es gibt noch einen weiteren Grund, warum sich das Raumschiff nicht in geschmolzene Masse verwandelt: Obwohl die Temperatur der Sonnenatmosphäre mehrere Millionen Grad erreichen kann, ist die Dichte gering, sodass sich ein Objekt, das durch diesen Raum fliegt, nicht so leicht erwärmt.
Dieser Schutz funktioniert jedoch nur, wenn er immer direkt der Sonne zugewandt ist und die gefährdete Hardware dahinter vollständig beschattet wird. Dafür ist eine präzise Navigation mit mehreren Kameras erforderlich, die die „Fixsterne“ als Orientierungshilfe nutzen.
Die Sonnenkollektoren sind schick. In der Nähe der Sonne zu fliegen und dann wieder weit weg zu fliegen, ist ein Rezept für Stromstöße. So können die Panels falten sich wie Vogelflügel und verstecken sich.
Missionswissenschaftler mussten auch eine große Hürde überwinden: die unbeugsamen Gesetze der Schwerkraft.
„Ob Sie es glauben oder nicht, es ist extrem schwierig, etwas in die Nähe der Sonne zu bringen“, sagte Raouafi.
Denn ein von der Erde gestartetes Raumschiff trägt auf seiner Umlaufbahn um die Sonne den Drehimpuls unseres Heimatplaneten mit sich. Um ein Raumschiff direkt auf die Sonne zu steuern, wäre eine unrealistische Menge Treibstoff erforderlich. Eine mögliche Lösung wäre, das Raumschiff zum Jupiter zu schicken, der es zurück zur Sonne schleudern würde. Aber das würde viele Jahre dauern.
Die NASA entschied sich schließlich für eine Strategie, die mehrere Nahdurchgänge nutzt der Venus, wobei jedes Mal ein Teil des Orbitalimpulses der Raumsonde verloren geht, so dass sie mit jeder Umlaufbahn näher an die Sonne herandriftet.
Der angespannteste Moment der Mission
Die Raumsonde Parker hat 18 Umrundungen um die Sonne unternommen und Ende Dezember nur 4,51 Millionen Meilen an der Oberfläche vorbeigeflogen und ist aus dieser glühend heißen Reise in Topform hervorgegangen.
Die Sonde hat bereits zahlreiche Daten über die Sonnenkorona gesammelt, die ätherische äußerste Schicht der Sonne, die normalerweise für das menschliche Auge unsichtbar ist. Die totale Sonnenfinsternis am 8. April bietet den Menschen auf der Erde die seltene Gelegenheit, einen Blick auf die Korona zu erhaschen, wenn der Mond die Hauptscheibe unseres leuchtenden Sterns vollständig verdeckt.
Die NASA kann den Verlauf des Mondschattens und den Zeitpunkt der Totalität an jedem Ort am 8. April genau kartieren. Für einen Heliophysiker ist der große Stern am Himmel jedoch nicht so vorhersehbar, wie er aussieht. Zu den Dingen, die Wissenschaftler über die Sonne nicht vollständig verstehen, gehört das, was sie das „Problem der koronalen Erwärmung“ nennen.
Die Korona ist etwa 300 Mal heißer als die Oberfläche der Sonne. Das widerspricht dem gesunden Menschenverstand. Wenn man sich in einer kalten Nacht vom Lagerfeuer entfernt, wird die Luft nicht wärmer, aber so ist es in der Nähe der Sonne.
Wissenschaftler versuchen seit Jahrzehnten, das Problem der koronaren Erwärmung zu lösen. Daten der Parker-Sonde könnten zusammen mit Beobachtungen von Heliophysikern auf der Erde bei Finsternissen dieses eine Geheimnis des Sonnenscheins lüften.
Die angespanntesten Momente der Mission sind, wenn die Raumsonde um die Sonne kreist und vorübergehend keine Befehle empfangen kann. Das wird im kommenden Dezember bei der engsten Begegnung passieren: Tagelang wird das Team nicht wissen, ob das Raumschiff überlebt hat.
„Dieses Raumschiff wird Teil Ihres Teams“, sagte Fox. Sie sollte es wissen; Bevor sie zur NASA kam, arbeitete sie im Applied Physics Laboratory und fungierte als Spitzenwissenschaftlerin bei der Parker-Sondenmission.
Die Sonde ist nach dem Pionier der Astrophysik Eugene Parker benannt. Als junger Wissenschaftler an der University of Chicago schlug Parker in den 1950er Jahren die Existenz des Sonnenwinds vor. Seine Idee wurde zunächst von vielen Wissenschaftlern abgelehnt und verspottet, aber das war der Fall bestätigt durch nachfolgende Weltraummissionen.
Parker selbst war beim Start der Sonde im Jahr 2018 anwesend. Nach Angaben der NASA war er der erste Mensch, der den Start einer Raumsonde mit seinem Namen beobachtete.
Er starb 2022 im Alter von 94 Jahren.
Parker sei erstaunt und begeistert gewesen, sagte Fox, als er das Raumschiff vor dem Start zum ersten Mal im Reinraum des Applied Physics Laboratory sah.
Als er dann zusah, wie die Sonde in den Himmel schoss und ihre historische Reise begann, wurde Parker wehmütig, erinnerte sich Fox.
„Es ist so traurig“, sagte er zu ihr. „Es kommt nie wieder zurück.“