Solar Orbiter: Mission zur Sonne und inneren Heliosphäre zur Untersuchung der Beziehungen Sonne-Heliosphäre  und Sonne-Erde durch Beobachtungen mit hoher Auflösung

Solar Orbiter ist eine Mission, die der Physik der Sonne und der Heliosphäre gewidmet ist. Sie wurde als erste Mittelklasse-Mission des ESA-Programms „Cosmic Vision 2015-2025“ ausgewählt. Ihr Start ist für Februar 2020 geplant.  

Die wissenschaftlichen Motivation für die Mission Solar Orbiter ist es,  Multiwellenlängen-Beobachtungen der Sonnenatmosphäre und umfassende in-situ Messungen der unerforschten inneren Heliosphäre mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu gewinnen.

Indem sie sich der Sonne bis auf einen Abstand von 0.28 AU (Astronomical Unit, mittlerer Abstand der Erde zur Sonne) nähert, wird Solar Orbiter die Sonnenatmosphäre mit hoher räumlicher Auflösung beobachten  und untersuchen und dies mit in-situ Teilchen- und Feldmessungen kombinieren. Im Laufe ihrer erweiterten Missionsdauer wird sich Solar Orbiter aus der Ekliptikebene herausbewegen, um Bilder und zugehörige Daten aus den Polarregionen der Sonne zu liefern. Mit ihrer vollen wissenschaftlichen Nutzlast wird Solar Orbiter das zentrale Thema der Heliophysik erforschen: Wie erzeugt und kontrolliert die Sonne die Heliosphäre?

Die vier wissenschaftlichen Hauptfragen der Solar Orbiter Mission sind:

• Wie und wo entstehen Plasma und Magnetfeld des Sonnenwindes in der Korona?
• Wie verursachen vorübergehende Ereignisse auf der Sonne  die heliosphärische Variabilität?
• Wie erzeugen Sonneneruptionen die energetische Teilchenstrahlung, die die Heliosphäre ausfüllt?
• Wie funktioniert der solare Dynamo und wie beeinflusst der die Beziehungen zwischen Sonne und Heliosphäre?

Als wissenschaftliche Nutzlast der Mission Solar Orbiter wurden 10 Instrumente ausgewählt. Dieser umfangreiche Satz an Instrumenten wird vielfältige wissenschaftliche Forschungen ermöglichen, von in-situ Messungen in der Sonnennähe und außerhalb der Ekliptik bis hin zu Fernerkundungsbeobachtungen der Sonne und ihrer Umgebung.

 

Instrument	Messungen
SWA: Solar Wind Plasma Analyser  (Sonnenwind-Plasma-Analysator) PI: C. Owen, Mullard Space Science Lab, UK	Eigenschaften der Ionen und Elektronen des Sonnenwindes  (inkl. Dichte, Geschwindigkeit und Temperatur); Ionenzusammensetzung der Hauptelemente des Sonnenwindes
EPD: Energetic Particle Detector  (Detektor für energiereiche Teilchen) PI: J. Rodríguez-Pacheco, University of Alcala, Spain	Zusammensetzung, Zeitverhalten und Verteilungsfunktionen von suprathermalen und energieeichen Teilchen
MAG: Magnetometer PI: T. Horbury, Imperial College, UK	In-situ Messungen des heliosphärischen Magnetfeldes
RPW: Radio and Plasma Waves (Radio- und   Plasmawellen) PI: M. Maksimovic, Observatoire de Paris, France	Magnetische und elektrische Felder in hoher Zeitauflösung (in-situ und in Fernerkundung)
PHI: Polarimetric and Helioseismic Imager (Polarimetrischer und Helioseismischer Imager) PI: S.K. Solanki, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Germany	Magnetfeldvektor und  Geschwindigkeit in Richtung der Sichtlinie  in der Photosphäre für die volle Sonnenscheibe und Kontinuum-Intensität im sichtbaren Wellenlängenbereich
EUI: Extreme Ultraviolet Imager  (Extrem-Ultraviolett Imager) PI: P. Rochus, Centre Spatial de Liège, Belgium	EUV-Bildsequenzen der Schichten der Sonnenatmosphäre oberhalb der Photosphäre, simultan  mit mittlerer Auflösung für die volle Sonnenscheibe und  mit hoher Auflösung für einen Ausschnitt der Sonnenscheibe
SPICE: Spectral Imaging of the Coronal Environment  (Spektrale Abbildung der koronalen Umgebung) Consortium Lead: A. Fludra, Rutherford Appleton Laboratory, UK	Abbildende Spektroskopie der Korona im EUV
STIX: X-ray Spectrometer/Telescope (Röntgenspektrometer/Teleskop) PI: S. Krucker, FHNW, Switzerland	Abbildende Spektroskopie der solaren thermischen und nicht-thermischen Röntgenstrahlenemission
Metis: Koronagraph PI: M. Romoli, University of Florence, Italy	Abbildung der Sonnenkorona im sichtbaren Wellenlängenbereich (polarisiert und nicht-polarisiert) und im UV
SoloHI: Heliospheric Imager  (Heliosphärischer Imager) PI: R. A. Howard, NRL, USA	Sichtbares Sonnenlicht gestreut durch Elektronen des Sonnenwinds

 

Solar Orbiter wird im Februar 2020 von Cape Canaveral an Bord einer Trägerrakete der NASA starten. Die Raumsonde wird ihre operative Umlaufbahn 3 Jahre nach dem Start erreichen, wobei sie das Schwerefeld der Erde und der Venus nutzt, um zusätzlichen Schwung zu gewinnen.