Solar Terrestrial Relations Observatory

Dreidimensionale Beobachtung von Sonneneruptionen

Die STEREO-Raumsonden in der Delta-II-10L-Nutzlastverkleidung

Start der Delta-Rakete mit STEREO

Das Projekt STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory) der US-Raumfahrtbehörde NASA besteht aus zwei identischen Raumsonden, die die Sonne und die Wechselwirkung ihrer Teilchenausbrüche und Felder mit der Magnetosphäre der Erde erstmals dreidimensional beobachten sollen (Stereoeffekt). Der Start erfolgte nach einer langen Reihe von Verschiebungen am 26. Oktober 2006 um 0:52 Uhr UTC mit einer Delta II 7925-10L von Cape Canaveral in Florida aus.

Die Mission wird vom Applied Physics Laboratory (APL) der Johns Hopkins University geleitet. Die Kosten der Mission inklusive aller Entwicklungs- und Baukosten (auch international), der Trägerrakete, der Primärmission (zwei Jahre) und der Datenauswertung (drei Jahre) betragen etwa 550 Millionen US-Dollar.

Wissenschaftliche Ziele

• Verständnis der Ursachen und Mechanismen der koronalen Masseauswürfe (englisch coronal mass ejections, CME)
• Beschreibung der Ausbreitung koronaler Masseauswürfe in der Heliosphäre
• Entdeckung der Mechanismen und Stellen der Beschleunigung der Partikel in der unteren Korona und im interplanetaren Raum.
• Ermittlung der genauen Struktur des Sonnenwindes

Missionsverlauf

Die beiden Sonden STEREO A und STEREO B wurden aufeinander montiert in einer Delta II-Trägerrakete untergebracht. Diese transportierte die Raumsonden in eine hochelliptische Erdumlaufbahn mit einem Apogäum von etwa 400.000 km Höhe. Das Apogäum liegt dabei in der Ebene der Mondbahn und ist etwas weiter von der Erde entfernt als die Mondbahn.

Die Flugbahnen der STEREO-Sonden

Während mehrerer Erdumläufe entfernen sich die Raumsonden voneinander. Am 15. Dezember 2006 führten STEREO A (Ahead) und B (Behind) ein Swing-by am Mond aus, wobei STEREO A den Mond in einer Entfernung von 7.322 km passierte und STEREO B in 11.750 km. STEREO A überschritt dadurch die Fluchtgeschwindigkeit des Erde-Mond-Systems und fliegt der Erde in ihrer Umlaufbahn um die Sonne voraus. STEREO A tritt dabei in eine Sonnenumlaufbahn ein, die etwas innerhalb der Erdumlaufbahn liegt und deren Umlaufzeit 346 Tage beträgt. STEREO A umkreist dadurch die Sonne schneller als die Erde und läuft jedes Jahr gegenüber der Erde um 22° weiter auf ihrer Umlaufbahn nach vorne.

STEREO B wird durch den Swing-by auf eine wesentlich größere Erdumlaufbahn gebracht. Danach passierte sie am 21. Januar 2007 erneut den Mond, diesmal jedoch über der entgegengesetzten Seite der Erde. Bei diesem zweiten Swing-by in 8.800 km Höhe wurde STEREO B auf Fluchtgeschwindigkeit beschleunigt und flog in Umlaufrichtung der Erde um die Sonne davon. Stereo B tritt dadurch auf eine Sonnenumlaufbahn mit 388 Tagen Umlaufzeit ein. STEREO B umkreist dadurch die Sonne langsamer als die Erde und bleibt um 22° pro Jahr auf ihrer Umlaufbahn gegenüber der Erde zurück. Deshalb werden sich die beiden STEREO-Sonden möglicherweise nach etwa acht Jahren auf der der Erde gegenüberliegenden Seite der Sonne begegnen. ^{[1] [2]}

Aufbau der Sonden

Aufbau der STEREO-Raumsonden

Die beiden Sonden sind weitgehend identisch und wurden vom APL gebaut, das auch die Mission überwacht. Die Raumsonden sind jeweils 1,10 m hoch, 2,01 m lang und 1,19 m (mit ausgefahrenen Solarkollektoren 6,49 m) breit. Die Sonden sind dreiachsig stabilisiert und besitzen vollgetankt eine Masse von je 618,7 kg. Der Energieverbrauch jeder Sonde beträgt 596 Watt. Die Datenübertragung zur Erde erfolgt mit einer Geschwindigkeit von 720 Kbps; gleichzeitig verfügt jede der Raumsonden über 1 GByte interne Speicherkapazität.

Instrumente

Die STEREO-Sonden in einem Reinraum des Goddard Centers

Computerbild von STEREO und koronalem Massenauswurf.

Die beiden STEREO-Sonden haben jeweils die gleichen vier Instrumente bzw. Instrumentenpakete an Bord.

Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation (SECCHI)

SECCHI ist ein Instrumentenpaket, welches aus vier einzelnen Instrumenten besteht: einer Ultraviolett-Kamera, zwei Weißlicht-Koronografen und einer Kamera zur Beobachtung der Heliosphäre. Diese Instrumente werden die koronalen Massenauswürfe auf ihrer Reise von der Geburt auf der Sonnenoberfläche an durch die Sonnenkorona und den interplanetaren Raum bis zum anschließenden Auftreffen auf der Erde mit einer dreidimensionalen Auflösung beobachten. SECCHI wurde unter Leitung des Naval Research Laboratory in Washington (D.C.) entwickelt.

STEREO/WAVES (SWAVES)

SWAVES wird die von der Sonne erzeugten Radiostörungen auf ihrem Weg von der Sonne bis zur Erde verfolgen. Das Instrument wurde unter Leitung des Observatoire de Paris-Meudon und des Goddard Space Flight Centers entwickelt.

In-situ Measurements of PArticles and CME Transients (IMPACT)

IMPACT wird die dreidimensionale Verteilung und die Plasmaeigenschaften der energiereichen Sonnenpartikel ermitteln und das lokale Magnetfeld messen. IMPACT wurde unter Leitung der University of California, Berkeley entwickelt.

PLAsma and SupraThermal Ion Composition (PLASTIC)

PLASTIC wird die Plasmaeigenschaften von Protonen, Alphateilchen und schweren Ionen studieren. Das Instrument wird die Massen- und Ladungsverteilung der schweren Ionen und die Unterschiede zwischen dem Plasma der koronalen Massenauswürfe und dem umgebenden Plasma ermitteln. PLASTIC wurde unter Leitung der University of New Hampshire entwickelt.

Siehe auch

• Liste der unbemannten Raumfahrtmissionen

Weblinks

• STEREO-Homepage (englisch)
• SECCHI Homepage beim US Naval Reseach Laberatory (englisch)
• SWAVES Homepage (englisch)
• IMPACT Homepage (englisch)
• PLASTIC Homepage (englisch)
• STEREO Homepage der Universität Bern (english)

Quellen

1. ↑ SpaceflightNow: Spacecraft launched to see the sun in a new dimension (25. Oktober 2006, englisch)
2. ↑ NASA: STEREO-PressKit (PDF-Format, 1,3 MB, englisch)

Satelliten und Raumsonden zur Sonnenerforschung

Pioneer (1960–1969) · Helios (1974–1976) · ISEE/ICE-Programm (1977-1978)· Ulysses (1990) · Wind (1994) · SOHO (1995) · ACE (1997) · Genesis (2001) · STEREO (2006) · SDO (2008) · PICARD (2009) · KuaFu (2012) · Solar Orbiter (2015)
(Siehe auch: Sonne)