Unter Astronomen gibt es eine laufende Debatte darüber, ob unser Mond einen richtigen Namen verdient. Schließlich ist es die Art und Weise unseres Sonnensystems. Andere Monde haben jeweils Spitznamen wie Phobos und Deimos, und es gibt sicherlich keinen Planeten mit dem Namen „Planet“ und keinen Asteroiden mit dem Namen „Asteroid“. Sogar Welten außerhalb unserer kosmischen Nachbarschaft haben Namen, wenn auch oft sehr langweilige. Allerdings hat die Namenlosigkeit unseres Mondes einen Lichtblick: Sie zwingt uns dazu, uns daran zu erinnern, dass es sich tatsächlich um einen Mond handelt.
Das Gleiche gilt nicht für die Sonne, deren Name leicht vergisst, dass es sich in Wirklichkeit um einen unverständlichen, glühenden Stern handelt. Aber an Heiligabend dieses Jahres werden wir dank eines widerstandsfähigen kleinen Raumschiffs auf einer spektakulären Reise durch den Weltraum deutlich an die kosmische Natur der Sonne erinnert: die Parker Solar Probe. Am 24. Dezember um 6:40 Uhr EDT wird dieser kegelförmige Entdecker gefährlich nahe an niemand anderem als unserer leuchtend gelben Sonne vorbeifliegen.
„1969 haben wir an Heiligabend Menschen auf den Mond gebracht; 2024 werden wir einen Stern umarmen“, sagte Nour Raouafi, Projektwissenschaftler der Parker Solar Probe-Mission, gegenüber Space.com.
Am 12. August 2018 startete die NASA die Parker Solar Probe in Richtung Sonne in der Hoffnung, eine Reihe langjähriger Sonnenmysterien zu entschlüsseln – das vielleicht verwirrendste davon betrifft die Tatsache, dass die Atmosphäre unseres Sterns seltsamerweise heißer ist als seine Oberfläche. Was heizt es auf? Es scheint unintuitiv zu sein, nicht wahr? Im Publikum am Starttag befand sich der verstorbene Dr. Eugene N. Parker, der unser Verständnis der Sonnenphysik revolutionierte, bevor die Sonnensonde ihre Expedition begann, und der Parker tatsächlich seinen Namen gab; Dies war das erste Mal, dass der Namensgeber eines Raumschiffs beim Start anwesend war.
Dann, am 14. Dezember 2021, gab die Agentur bekannt, dass die Parker Solar Probe erfolgreich in die Sonnenatmosphäre oder Korona eingedrungen sei und sich dabei nur etwa 6,5 Millionen Meilen von der Sternoberfläche entfernt habe. Das war an sich schon monumental, aber seitdem ist die Raumsonde auf 21 Umlaufbahnen um die Sonne immer näher gekommen und hat dabei die Schwerkraft der Venus genutzt, um sich fortzubewegen, während sie links und rechts Rekorde gebrochen hat. Beispielsweise ist es offiziell das schnellste jemals von Menschenhand geschaffene Objekt und erreicht Geschwindigkeiten von 394.736 Meilen pro Stunde (635.266 Kilometer pro Stunde).
Am 24. Dezember dieses Jahres wird die Parker Solar Probe jedoch ihren bisher nächsten Vorbeiflug an der Sonne vollenden und sich der Oberfläche des Objekts bis auf 3,8 Millionen Meilen (6,1 Millionen Kilometer) nähern, während sie mit einer Geschwindigkeit von 430.000 Meilen pro Stunde (690.000 km/h) zoomt. Bisherige Rekorde werden zerstört.
„Was die Parker Solar Probe am Heiligabend dieses Jahres tun wird, ist wirklich beispiellos“, sagte Raouafi. „Seit über 16 Jahren träumen wir von diesem Moment.“
Und wie Raouafi erklärt, ist dies wahrscheinlich so nah, wie die Sonde kommen wird.
„Selbst wenn wir das Raumschiff technisch gesehen näher an die Sonne bringen können, ist das nicht möglich, weil der Hitzeschild nicht groß genug ist, um das Raumschiff zu schützen“, sagte er. „Wenn man näher kommt, wird der Schattenkegel des Hitzeschilds schmal und möglicherweise werden Teile des Raumfahrzeugs direktem Sonnenlicht ausgesetzt – und das wollen wir nicht.“
In der Dunkelheit
Es gibt einen Aspekt der Reise der Parker Solar Probe, der auf den ersten Blick so aussieht, als würde er unter den Missionsmitgliedern für Aufsehen sorgen: Das Raumschiff wird während des großen Vorbeiflugs vom Netz sein; Wir werden keine Möglichkeit haben, Kontakt zu ihm aufzunehmen.
Der erste Lebensbeweis wird nicht vor dem 27. Dezember eintreffen, wenn ein Signalton das Team im Wesentlichen darauf aufmerksam macht, dass die Parker Solar Probe ihre Reise durch die Sonnenkorona überlebt hat und sprechen kann. Die Ware (wissenschaftliche Daten und Bilder) wird jedoch erst im neuen Jahr eintreffen. John Wirzburger, Missionssystemingenieur bei Parker Solar Probe, sieht darin kein großes Problem. Er begrüßt die Stille tatsächlich.
„Dies war eine großartige Zeit für die Menschen, tatsächlich zu entspannen – eine Pause einzulegen – denn sie wissen, wenn sie auf der anderen Seite herauskommen, müssen wir alle wissenschaftlichen Daten abrufen und das Raumschiff neu konfigurieren“, sagte er. „Diese Begegnung ist für uns also fast wie eine eingebaute Atempause.“
Die dunkle Phase von Parkers Exkursion ist natürlich zum Teil auf die spezifische Flugbahn der Sonde zurückzuführen – sie wird nicht in der Lage sein, Informationen über das Deep Space Network der NASA zur Erde zurückzuleiten –, aber auch auf die wissenschaftlichen Ziele des Projekts .
„Weil wir der Sonne so nahe sind, stört die Sonne unsere Kommunikation“, sagte Wirzburger gegenüber Space.com. „Aber die andere Sache ist, wir wollen nicht, dass unsere Kommunikation unsere wissenschaftlichen Sammlungen beeinträchtigt.“
Dennoch glaubt Raouafi, dass die Präsenz der Parker Solar Probe den Raum vieler Wissenschaftler durchdringen wird, wenn auch durch den Duft von Lebkuchen und Klebeband.
„Vertrauen Sie mir, jeder wird die Parker Solar Probe im Kopf und im Herzen haben und darüber nachdenken, wie es diesem kleinen Ding vor dem Riesen geht, der unser Stern ist“, sagte er. „Ich meine, wir leben seit fast 16 Jahren mit dieser Mission.“
Diese Gedanken werden jedoch hoffentlich die Weihnachtsstimmung widerspiegeln. So wie man lernt, auf die Fähigkeit eines Kindes zu vertrauen, gute Entscheidungen zu treffen, während es heranwächst und die Welt erkundet, so hat sich die Besorgnis des Parker Solar Probe-Teams, seinen Roboterforscher so nah an die Sonne zu schicken, im Laufe der Jahre in Stolz verwandelt.
„Ich glaube, wir waren zu Beginn der Mission ziemlich nervös, wenn wir uns der Sonne näherten“, sagte Raouafi. „Aber jetzt haben wir die 21. Umlaufbahn hinter uns und das System funktioniert wirklich viel besser, als wir dachten.“
Keine Angst; kein Zittern
Das offensichtlichste Worst-Case-Szenario für Parker Solar Probe in den kommenden Tagen ist wahrscheinlich so etwas wie … „Wird es explodieren?“ oder „Wird es einfach nie wieder zu uns sprechen?“ Doch weder Raouafi noch Wirzburger haben große Angst vor diesen Ergebnissen, da sie sie für sehr unwahrscheinlich halten, insbesondere angesichts der Entschlossenheit und Hartnäckigkeit der Raumsonde in den letzten Jahren.
„Ich denke, das, was mir am meisten schaden würde, wäre, dass ich bei diesem Durchgang keine wissenschaftlichen Daten gesammelt habe“, sagte Wirzburger, fügte jedoch hinzu, dass solche Schmerzen nur für die Dauer der nächsten Umlaufbahn anhalten würden: „Es ist nur ein Schmerz von drei Monaten.“ Der Standpunkt besteht darin, dass wir darauf eingehen und herausfinden, was für Orbit 23 getan werden muss, um Abhilfe zu schaffen.“
Und tatsächlich hofft Raouafi ausdrücklich, dass die Sonne die Stärke der Parker Solar Probe so weit wie möglich auf die Probe stellt. Die Raumsonde startete, als unsere Sonne am Anfang ihres 11-jährigen Sonnenzyklus stand – eine Zeit, die als Sonnenminimum bekannt ist, wenn die Sonne am wenigsten aktiv ist –, aber derzeit nähert sie sich dem Sonnenmaximum, wenn sie am aktivsten ist.
„Meine Hoffnung ist, dass die Sonne uns eine dieser großen Explosionen beschert – wirklich gewaltige Explosionen –, wenn die Parker Solar Probe so nah an ihr vorbeikommt, und dass wir sie damit umgehen lassen“, sagte er. „Ich hoffe wirklich, dass Parker Solar Probe uns eines der großartigsten Geschenke aller Zeiten macht.“
Was diese Geschenke betrifft? Nun, die Sonde hat in den letzten Jahren bereits einige eingestreut. Beispielsweise flog es am 5. September 2022 direkt durch einen gewaltigen koronalen Massenauswurf, den man sich wie einen Plasmaklumpen vorstellen kann, der von der Sonne platzt. Dies zeigte, dass, wenn eines dieser Ereignisse eintritt, der Raum buchstäblich gründlich gereinigt wird. Diese Auswürfe schienen alle Staubpartikel, die sich ihnen in den Weg stellten, wegzufegen, und die Besatzungsmitglieder der Mission werden die Augen offen halten, falls ein solches Ereignis erneut mit der Kamera festgehalten wird.
„Wir haben zu diesem Zeitpunkt andere Observatorien, die die Sonne beobachten; wir haben Daten von ihnen. Wenn es zum Beispiel einen großen Flare oder einen großen koronalen Massenauswurf in Richtung Parker Solar Probe gibt, werden wir darüber Bescheid wissen“, sagte Raouafi. „Und Sie werden fast in Echtzeit davon erfahren, außer dass wir abwarten müssen, um zu erfahren, wie Parker Solar Probe damit umgegangen ist.“
Wenn wir Weltraumwetterereignisse betrachten, ist es sehr wichtig, diese Ereignisse im Allgemeinen zu verstehen; Koronale Massenauswürfe, insbesondere wenn sie auf unseren Planeten gerichtet sind, können Teilchen auf erstaunliche Geschwindigkeiten beschleunigen. Wenn diese Partikel uns erreichen, können sie für Astronauten im Weltraum äußerst gefährlich sein und eine Bedrohung für unsere Stromnetze darstellen.
Faszinierenderweise hilft Parker Solar Probe Ingenieuren auch auf indirekte Weise; Diese ganze Mission bringt ein Raumschiff gewissermaßen an die extremsten Grenzen, die möglich sind. Das bedeutet, dass Daten über die Flugmuster und die Dynamik der Sonde künftige Missionen beeinflussen können, die intensiven Weltraumumgebungen ausgesetzt sein könnten, wie etwa alle, die die Regionen um Jupiter oder Saturn erkunden wollen, in denen die Strahlungswerte äußerst hoch sind.
„Wir müssen unsere Solaranlagen aktiv kühlen; wir pumpen entionisiertes Wasser durch sie, um sie kühl zu halten“, sagte Wirzburger. „Können andere Missionen dies übernehmen? Vielleicht nicht aus Überlebensgründen, sondern aus Effizienzgründen.“
Angesichts all dieses Stresses denken Sie vielleicht auch, dass Parker Solar Probe ziemlich abgenutzt ist (das habe ich auf jeden Fall getan), aber das könnte nicht weiter von der Wahrheit entfernt sein. Seltsamerweise wirkte die Sonne wie eine schöne Autowaschanlage für das Raumschiff.
„Grundsätzlich nehmen wir alle unsere Teile und backen sie aus, um zu versuchen, Verunreinigungen zu entfernen und sie schön sauber zu machen, bevor wir sie auf den Markt bringen“, sagte Wirzburger. „Aber wir schicken sie zu einem der besten Öfen im Sonnensystem, nahe an der Sonne.“
„Wir glauben tatsächlich – insbesondere mit dem Wärmeschutzsystem –, dass die Abschirmung oben heute tatsächlich sauberer ist als zu der Zeit, als wir sie auf den Markt brachten“, fügte er hinzu. „Wir denken, dass das Raumschiff wahrscheinlich sehr schön aussieht und oben ein sehr schönes weißes TPS (Thermoschutzsystem) hat.“
Mit Ausnahme einiger geringfügiger Staubschäden an einem seiner Instrumente und einiger mikrometergroßer Partikel, die beim Aufprall auf klassischen Weltraumschrott aus seinem Körper geschossen sind, ist Parker bei bester (ha) Gesundheit.
„Das System verhält sich im Grunde so, wie wir es gestern gestartet haben“, sagte Raouafi. „Es läuft so gut.“
Ein wahrer Star
Es ist nicht nur ein philosophisches Wunder, dass unsere Sonne ein Stern unter Milliarden Billionen anderen im Universum ist; Es ist auch ein praktisches Konzept für Astronomen.
„Wir nutzen die Sonne als Labor, um andere Welten da draußen zu untersuchen“, sagte Raouafi und betonte, dass die Ergebnisse der Parker Solar Probe die Komplexität der Milliarden und Abermilliarden anderer Sterne da draußen im Universum aus der Ferne erklären können. Und tatsächlich hofft das Team, dass es diese Feinheiten noch lange, zusammen mit den Entdeckungen, die andere Wissenschaftsbereiche über den Kosmos machen, aufdecken wird.
Die Sonde verfügt wahrscheinlich über genügend Treibstoff, um theoretisch mehrere Dutzend Jahre – möglicherweise sogar hundert Jahre – weiterarbeiten zu können, solange sie in der Umlaufbahn um die Sonne bleibt. Laut Wirzburger reicht diese Treibstoffversorgung aus, um den Schwung des Raumfahrzeugs aufrechtzuerhalten, ermöglicht es den Wissenschaftlern jedoch nicht ganz, die Flugbahn des Raumfahrzeugs zu ändern. Das bedeutet, dass Parker wahrscheinlich ein Solarforscher bleiben wird, zumindest soweit wir das beurteilen können.
„Es ist nicht so, dass das Raumschiff herauskatapultiert und einfach aus dem Sonnensystem geschleudert wird oder so etwas, oder dass wir in eine Spirale hineinstürmen“, sagte Wirzburger. „Auf absehbare Zeit befinden wir uns also in unserer endgültigen Umlaufbahn, und diese Umlaufbahn wird noch lange beibehalten.“
„Es besteht die Möglichkeit, dass wir im Zeitrahmen 2032 möglicherweise zur Venus zurückkehren“, spekulierte er. „Dies hängt von der NASA ab; davon, was sie tun möchte – aber die Frage, die sich stellt, ist: Wenn wir zur Venus zurückkehren können, was dann?“
Wenn man weiß, dass es eine Ziellinie gibt, ist der Limbo in gewisser Weise ein schöner Ort, an dem man sich wiederfinden kann, denn er bietet eine kleine Atempause, in der man seiner Fantasie freien Lauf lassen kann. Sicherlich ist es die grenzenlose Fantasie der Wissenschaftler, die uns überhaupt erst zu diesem historischen Moment geführt hat.
„Als ich als junger Wissenschaftler aufwuchs und mich im Weltraum engagierte“, sagte Raouafi, „hörte ich von den vorherigen mindestens ein oder zwei Versuchen, eine Sonnensonde zu implementieren – und als sie alle nicht zum Erfolg führten.“ , es war wirklich ein säuerlicher Geschmack.
„Für mich bestand der Traum darin, diese Mission noch zu meinen Lebzeiten wahr werden zu sehen – aber für uns ist es mehr als ein Traum, dass wir so tief in sie verwickelt sind und sie auch leiten; wir träumen mit offenen Augen.“
