Es gibt immer mehr Weltraummissionen, als es Geld gibt, um sie zu unterstützen. Letztendlich schaffen es einige, andere nicht. Bei dieser Entscheidung spielen verschiedene Faktoren eine Rolle, obwohl sich diese Faktoren im Laufe der Jahre und Jahrzehnte, für die einige dieser Missionen konzipiert sind, ändern können.
Aber je mehr Ideen, desto besser, und jetzt ist eine neue Idee unter anderem von einer Gruppe von Wissenschaftlern des SWRI, der NASA und der University of Minnesota entstanden. Dabei werden vier verschiedene Sonden zu verschiedenen Punkten im Sonnensystem geschickt, um die Sonne auf eine noch nie dagewesene Weise zu beobachten – und das gerade rechtzeitig, um im Jahr 2032 ihr spektakulärstes Schauspiel zu erleben.
Die Mission mit dem Namen COMPLETE (was kein Akronym zu sein scheint) würde Satelliten zu mehreren verschiedenen Lagrange-Punkten im Erde-Sonne-System schicken. L4 und L5 (die hinteren und führenden Lagrange-Punkte) würden jeweils eine Sonde erhalten, und L1, das viel näher an der Erde liegt, würde zwei erhalten. Jede dieser Sonden könnte irgendwann um 2032, dem erwarteten Höhepunkt des nächsten 11-jährigen Sonnenzyklus, mit einer Falcon Heavy-Rakete gestartet werden.
Wenn dieser Zyklus beginnt, könnten KOMPLETTE Missionscontroller ihn in beispielloser Auflösung beobachten. Jede Sonde würde über einen Spektrographen zur Erfassung von regulärem Licht und einen Magnetographen zur Erkennung von Magnetfeldern verfügen, die mit koronalen Massenauswürfen und anderen von der Sonne ausgehenden Phänomenen verbunden sind.
Einer der wichtigsten Gesichtspunkte bei der Auswahl von Missionen sind die Kosten, und vier verschiedene Sonden für eine einzelne Mission würden die Kosten von COMPLETE erhöhen. Dies gilt insbesondere, da davon ausgegangen wird, dass jede Sonde groß ist – viel größer als ein typischer Mensch. Deshalb entschied das dahinterstehende Team, dass es unbedingt erforderlich sei, Sonden zu verwenden, die bereits über ein „Heritage“ verfügen, wie es im Fachjargon heißt – das heißt, sie wurden für eine andere Mission entwickelt und erfordern selbst keinen teuren Entwicklungsaufwand. Sie können einfach in das Sondendesign und untereinander integriert werden.
Diese Sensoren werden benötigt, um vier Hauptfragen zur magnetischen und anderen Arten von Energie zu beantworten, die bei Impulsphänomenen auf der Sonne freigesetzt werden. Um diese Fragen zu beantworten, erkannte das Designteam, dass es Sensoren in mehreren verschiedenen Wellenlängen benötigte, darunter extremes Ultraviolett, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen. Glücklicherweise wurden für jede dieser Wellenlängen bereits Sensoren für andere Missionen entwickelt.
Leider gab es einen Bereich, in dem das Team nicht damit durchkam, Technologien zu nutzen, die für andere Missionen entwickelt wurden: die Datenübertragung. Das Deep Space Network der NASA, die gebräuchlichste Art der Kommunikation mit Sonden außerhalb der Erdumlaufbahn, ist zwei Größenordnungen zu langsam, um alle Daten zu kommunizieren, die die Sonden von COMPLETE sammeln werden.
Die NASA hat bereits Pläne für ein optisches Kommunikationssystem in Arbeit, das die Agentur bis 2035 veröffentlichen will. Allerdings wäre es etwas zu spät, um sie für das erwartete Sonnenmaximum im Jahr 2032 und damit den Schwerpunkt der Mission zu nutzen. Daher schlug das COMPLETE-Team vor, etwas mehr Geld in die Beschleunigung der Zeitplanung dieses optischen Kommunikationssystems zu stecken, damit nicht nur COMPLETE, sondern auch andere Weltraummissionen in diesem Zeitrahmen davon profitieren könnten.
Wie sieht es also angesichts der gesamten alten Hardware und der erforderlichen Aktualisierungen der weltweiten Kommunikationsinfrastruktur mit der endgültigen Zahl aus? Das Projektteam legt zwei unterschiedliche Schätzungen für die Mission vor, die zwischen 2,1 und 2,5 Milliarden US-Dollar liegen. Mit dieser Stufe gehört es zur Missionsklasse „Flaggschiff“, deren Festlegung in erster Linie auf den erwarteten Kosten der Mission basiert.
Leider kann immer nur an einer kleinen Anzahl von Flaggschiff-Missionen aktiv gearbeitet werden, und COMPLETE hat diese Anerkennung bisher von keiner Förderagentur, einschließlich der NASA, erhalten. Das Papier, in dem die Mission beschrieben wird, wurde jedoch dem Umfrageteam von Heliophysics Decadal vorgelegt und ist für Interessierte frei verfügbar. Mit ausreichender Unterstützung von Geldgebern oder der Privatwirtschaft könnte es eines Tages Wirklichkeit werden.
Die Forschung wird auf der veröffentlicht arXiv Preprint-Server.
Mehr Informationen:
Amir Caspi et al, COMPLETE: Eine Flaggschiff-Mission zum vollständigen Verständnis der 3D-koronalen magnetischen Energiefreisetzung, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2305.16533