Sonnenforschung aus nächster Nähe Parker Solar Probe kommt der Sonne immer näher

Es wird immer heißer für die NASA-Raumsonde Parker Solar Probe. Sie schwingt in Ellipsen um die Sonne und kommt ihr dabei immer näher - so nah wie keine Mission zuvor. Inzwischen taucht sie dabei in die Sonnenkorona ein. Doch trotz der Hitze bleibt die Sonde cool.

Stand: 17.03.2022

Künstlerische Darstellung der Raumsonde Parker Solar Probe auf ihrem Weg zur Sonne | Bild: NASA

Es war bereits das elfte Mal, dass die Sonnensonde Parker Solar Probe der Sonne nah kam - und wieder war es ein Rekord: Die NASA-Sonde schwingt in elliptischen Bahnen mehrmals pro Jahr um die Sonne und kommt ihr dabei am sonnennächsten Punkt (dem Perihel) jedesmal etwas näher als bei der Runde zuvor.

Neue Rekord-Annäherung an die Sonne am 25. Februar

Orbits der Parker Solar Probe

Am 25. Februar 2022 raste sie mit etwa neun Millionen Kilometern Abstand über die Oberfläche der Sonne und tauchte dabei zum vierten Mal für einige Zeit in deren Korona ein, die äußerste Atmosphärenschicht der Sonne. Das erste Mal war ihr das im April 2021 gelungen. Bei der Auswertung der damals gewonnenen Daten konnten die Forscherinnen und Forscher erstmals feststellen, wie weit die Korona ins All reicht: Demnach beginnt die Sonnenkorona bereits 13 Millionen Kilometer über der Sonnenoberfläche und weist Berge und Täler auf.

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NASA's Parker Solar Probe Touches The Sun For The First Time | Bild: NASA Goddard (via YouTube)

NASA's Parker Solar Probe Touches The Sun For The First Time

Die Sonnenkorona - wo der mächtigste Wind entsteht

Der Rand der Korona ist theoretisch definiert als der Bereich, in dem die von der Sonne ausgestoßenen Partikel nicht mehr von der Schwerkraft der Sonne zurückgeholt werden, sondern sich als Sonnenwind auf den Weg durch das Sonnensystem machen - ein "Point of no Return". Und gerade der Sonnenwind und seine Entstehung machen die Sonnenforschung neugierig.

Sonnenstürme, Polarlichter und Stromausfälle

Unsere Sonne ist ein mächtiger Stern, bei dem es ganz schön turbulent zugeht: Ab und zu speit sie einen Schwung hochenergetischer Teilchen aus. Die gelangen bis in die Erdatmosphäre, können uns Polarlichter an den Himmel malen, aber auch unser Stromnetz lahmlegen. Viele Vorgänge in und auf der Sonne geben Wissenschaftlern bis heute Rätsel auf: Wie werden diese ausgespuckten Teilchen beschleunigt? Und wie kann es eigentlich sein, dass es in der äußeren Atmosphärenschicht der Sonne, der Korona, hunderte Male heißer ist als auf ihrer Oberfläche?

"Das ist ein bisschen so, als ob man von einem Lagerfeuer wegginge und dann würde es plötzlich wärmer."

Nicky Fox, Projekt-Wissenschaftlerin, Johns Hopkins University

Parker Solar Probe kommt der Sonne so nah wie keine Sonde davor

Auch, um Sonnenstürme künftig besser vorhersagen zu können, will die NASA der Sonne näher kommen als je zuvor. Die Parker Solar Probe wird sich der Sonne noch bis auf rund sechs Millionen Kilometer nähern und muss dabei mehr als 1.300 Grad aushalten. In Sonnennähe erreicht die Sonnensonde eine Geschwindigkeit von rund 200 Kilometern pro Sekunde. Keine andere Raumsonde war jemals so nah an unserem zentralen Stern.

"Parker Solar Probe fliegt in eine Gegend des Weltalls, die wir noch nie erkundet haben. Es ist sehr aufregend, dass wir da endlich hinschauen können. Ich hätte gerne detailliertere Messungen der Sonnenwinde. Ich bin mir sicher, es wird einige Überraschungen geben. Gibt es immer."

Eugene Parker (1927 - 2022), Astrophysiker, emeritierter Professor der University of Chicago, Namensgeber der Sonde

Parker Solar Probe bricht ihre eigenen Rekorde

Bislang war die Rekord-Annährung 43,5 Millionen Kilometer Abstand zur Sonne - aufgestellt von der Sonde Helios 2 im Jahr 1976. Diesen Rekord bracht die Parker Solar Probe schon im Oktober 2018, nur zwei Monate nach ihrem Start. Für die neue Sonde war das allerdings noch kühl distanziert, denn schon in den ersten drei Umläufen kam sie der Sonne auf 24 Millionen Kilometer nah - und geht seither immer weiter auf Tuchfühlung. Als die Sonnensonde am 29. April 2021 bei ihrem achten Perihel in die Sonnenkorona eintauchte, näherte sie sich insgesamt auf elf Millionen Kilometer an die Sonnenoberfläche an. Und kam dieser im gleichen Jahr noch zweimal näher: am 9. August (10,4 Millionen Kilometer) und 21. November 2021 (8,5 Millionen Kilometer).

"Wir analysieren die Sonne seit Jahrzehnten - jetzt gehen wir direkt dahin, wo die ganze Action stattfindet."

Alex Young, Wissenschaftler, Goddard Space Flight Center

Weitere Annährung der Sonde an die Sonne

Wie die NASA gehofft hat, hält der Hitzeschutz der Sonnensonde bislang und sie verbrennt sich nicht die Flügel. Denn in den kommenden Jahren soll Parker Solar Probe noch weitaus mehr aushalten. Parker Solar Probe wird immer engere Kreise ziehen. Insgesamt 24 dichte Annäherungsversuche an die Sonne unternimmt sie bis 2024. Am 24. Dezember 2024 soll sie sich ihr auf nur noch sechs Millionen Kilometer Abstand nähern.

Der nächste Flyby an der Sonne findet am 1. Juni 2022 statt. Im September und Dezember 2022 folgen die weiteren Annäherungen.

Eine heiße Kiste: Parker Solar Probe bleibt cool

Warum wird die Korona der Sonne so heiß? Das soll die Raumsonde Parker Solar Probe klären.

Dass Parker Solar Probe dabei möglichst cool bleibt, dafür sorgen ein zweieinhalb Meter großes und zwölf Zentimeter dickes Hitzeschild aus Carbon samt reflektierender Keramikbeschichtung sowie ein flüssigkeitsbasiertes Kühlsystem. Egal, wie nah die Raumsonde der Sonne kommt und wie heiß es wird: Parker Solar Probe sollte sich damit auf nicht mehr als 30 Grad aufheizen.

NASA-Video: Warum schmilzt die Raumsonde Parker Solar Probe nicht? (Englisch)

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Why Won't it Melt? How NASA's Solar Probe will Survive the Sun | Bild: NASA Goddard (via YouTube)

Why Won't it Melt? How NASA's Solar Probe will Survive the Sun

Im Dezember 2019 haben die Wissenschaftler der NASA-Mission erste Ergebnisse aus den Beobachtungen der Parker Solar Probe veröffentlicht.

Dreimal war die Raumsonde zu dem Zeitpunkt der Sonne bereits nahe gekommen und hatte den Sonnenwind untersucht. Der ist demnach weitaus stürmischer als bislang gedacht.

Mit vier Instrumenten inspiziert die kleinwagengroße und rund 700 Kilogramm schwere Sonde die Sonne bei jeder Annäherung: FIELDS, SWEAP und ISʘIS messen elektrische und magnetische Felder und analyisieren die Geschwindigkeit, Temperatur sowie die Dichte der Teilchen. WISPR, ein Teleskop, beobachtet die Korona und kann Fotos machen.

"Die Parker Solar Probe wird Fragen über Solarphysik beantworten, die uns seit mehr als sechs Jahrzehnten umtreiben. Es ist ein Raumschiff, vollgeladen mit technologischen Neuerungen, die viele der größten Mysterien um unseren Stern herum lüften werden."

Nicky Fox, Projekt-Wissenschaftlerin, Johns Hopkins University

Parker Solar Probe

Mit Parker Solar Probe benannte die NASA zum ersten Mal eine Mission nach einer noch lebenden Person: Der Astrophysiker Eugene Parker (1927 - 2022) hatte sich bereits in den 1950er-Jahren mit dem Sonnenwind beschäftigt und den Begriff "solar wind" überhaupt erst geprägt.

Ihre Energie erhält die Sonde von Solarzellenflügeln, die ebenfalls auf die extremen Anforderungen ausgelegt sind. Parker Solar Probe kann dank ihres Bordsystems selbstständig agieren, wenn es zum Beispiel schnell gehen muss oder die Sonde gerade nicht mit der Erde kommunizieren kann. Sieben Sonnensensoren halten im Schatten des Hitzeschilds Wache. Sollten sie plötzlich zuviel Sonnenlicht abbekommen, wird der Kurs von Parker Solar Probe automatisch korrigiert, damit die Instrumente nicht überhitzen.

Venus hilft der Raumsonde beim Flug zur Sonne

Venus Swing-Bys

03.10.18
05.11.18
26.12.19
11.07.20
20.02.21
16.10.21
21.08.23
06.11.24

Gestartet ist die NASA die Mission Parker Solar Probe am 12. August 2018. Um zur Sonne zu gelangen, ist 55-mal mehr Energie nötig als für einen Flug zum Mars. Daher fliegt die Solar-Sonde auch nicht auf direktem Weg zur Sonne, sondern nutzt die Gravitationskraft der Venus: In der gesamten Missionszeit schwingt die Parker Solar Probe siebenmal um unseren Nachbarplaneten und holt mit diesen Swing-Bys Schwung, um sich der Sonne jedesmal danach weiter zu nähern - auf einer extrem exzentrischen Umlaufbahn, die sie immer nur kurz der Sonne nah bringt. Insgesamt 24-mal schwingt die Raumsonde in ihrem Orbit um die Sonne, im Dezember 2024 dann aus größter Nähe.