Sechs der SunRISE-Kleinsatelliten der NASA werden zusammenarbeiten und das größte Radioteleskop schaffen, das jemals gestartet wurde, um gefährliche explosive Weltraumwetterereignisse zu erkennen und zu verfolgen.
Der Bau eines 6 Meilen (10 Kilometer) breiten Teleskops im Weltraum mag wie Science-Fiction klingen. Aber durch die kombinierte Leistung von sechs Toaster-großen Satelliten wird SunRISE der NASA genau das sein: ein riesiges Radioteleskop im Orbit, das dazu beitragen wird, das Verständnis der Wissenschaftler für explosive Weltraumwetterereignisse zu vertiefen. Diese Phänomene erzeugen Partikelstrahlung, die Astronauten und Technologie im Weltraum gefährden und gleichzeitig die Kommunikation und die Stromnetze auf der Erde negativ beeinflussen kann.
In Erwartung des geplanten Starts von SunRISE – kurz für Sun Radio Interferometer Space Experiment – im Jahr 2024 wurde der erste dieser kleinen Satelliten bereits am Space Dynamics Laboratory (SDL) der Utah State University in Logan fertiggestellt, das mit dem Bau, der Erprobung und dem Bau beauftragt wurde alle sechs Satelliten für die NASA in Betrieb nehmen.
„Es ist wirklich aufregend zu sehen, wie die Raumfahrzeuge zusammenkommen“, sagte Jim Lux, SunRISE-Projektmanager am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien. „In ein paar Jahren werden diese Satelliten ein riesiges Weltraumteleskop bilden, das die Sonne auf eine Weise beobachtet, die von der Erdoberfläche aus unmöglich ist.“
Jeder kleine Satellit oder SmallSat wird als einzelne Antenne fungieren, um Ausbrüche von Funkwellen aus der überhitzten Atmosphäre der Sonne, bekannt als Korona, zu erkennen. Ausgestattet mit vier teleskopierbaren Antennenauslegern, die etwa 2,5 Meter ausfahren, um ein „X“ zu bilden, werden sie die Erde aus einer Entfernung von etwa 22.000 Meilen (36.000 Kilometer) umkreisen und zusammenschwärmen, um ein virtuelles Radioteleskop zu verfolgen.
Diese Animation zeigt die sechs SunRISE SmallSats, die ein virtuelles Weltraumteleskop ausfindig machen, während sie einen solaren Funkausbruch erkennen (dargestellt als blaue Wellen) und dann ihre Daten (dargestellt als grüne Wellenlinien) an das Deep Space Network auf der Erde übertragen. Bildnachweis: NASA
Nachdem das Deep Space Network der NASA die Signale von allen sechs SmallSats empfangen hat, werden Wissenschaftler die Technik der Interferometrie verwenden, um ein Radioteleskop mit großer Apertur zu schaffen, das so breit ist wie die Entfernung zwischen den am weitesten voneinander entfernten SmallSats – etwa 10 Kilometer.
Bodengestützte Radioteleskope wie das ikonische Karl G. Jansky Very Large Array in New Mexico verwenden häufig Interferometrie, um die Beobachtungsleistung vieler einzelner Antennen zu kombinieren. Aber SunRISE wird gegenüber seinen bodengebundenen Verwandten einen einzigartigen Vorteil haben: Es wird in der Lage sein, die langen Radiowellen zu „sehen“, die von einem Teil der oberen Atmosphäre unseres Planeten, der als Ionosphäre bekannt ist, blockiert werden. Das bedeutet, dass SunRISE lokalisieren wird, wo solare Funkausbrüche oder plötzliche ereignisartige Emissionen von Funkwellen weiter oben in der Korona der Sonne ausbrechen. Dann kann das SunRISE-Team detaillierte Karten ihrer Positionen in 3D erstellen.
Gefährliches Weltraumwetter
Die Korona der Sonne ist eine Brutstätte der Aktivität, wo sich starke Magnetfelder und überhitzte Sonnenpartikel vermischen und mit Sonneneruptionen und koronalen Massenauswürfen (CMEs) ausbrechen. Fackeln und CMEs können wiederum solare Energieteilchen beschleunigen, die ebenfalls aus der Korona stammen, und eine Gefahr für menschliche Aktivitäten im gesamten Sonnensystem darstellen. Solare Funkausbrüche wurden mit solarenergetischen Teilchenereignissen in Verbindung gebracht und sind dafür bekannt, dass sie ihrer Ankunft auf der Erde zehn Minuten vorausgehen.
Durch die Lokalisierung der Orte von Sonnenfunkausbrüchen wird SunRISE veranschaulichen, wie eine Frühwarnung vor ankommenden solarenergetischen Teilchenereignissen von Vorteil sein könnte. Und wenn Wissenschaftler Regionen mit Teilchenbeschleunigung lokalisieren können, indem sie solare Funkausbrüche relativ dazu verfolgen, wo CMEs auftreten, können sie untersuchen, wie CMEs zu Funkausbrüchen führen. SunRISE wird nicht nur 3D-Bilder liefern, sondern auch das Muster der solaren Magnetfeldlinien kartieren, die weit in den interplanetaren Raum hineinreichen, während die Radioblitze an ihnen entlang erzeugt werden. Das Teleskop wird ständig die Sonne beobachten, um Funkstöße zu beobachten, die zufällig in der gesamten Korona abgehen.
„Das ultimative Ziel der Mission ist es, Wissenschaftlern dabei zu helfen, die Mechanismen besser zu verstehen, die diese explosiven Weltraumwetterereignisse antreiben“, sagte Justin Kasper, Hauptforscher von SunRISE an der University of Michigan in Ann Arbor. „Diese hochenergetischen Sonnenpartikel können ungeschützte Astronauten und Technologie gefährden. Durch die Verfolgung der mit diesen Ereignissen verbundenen Funkstöße können wir besser vorbereitet und informiert sein.“
Die Beobachtungen der Mission werden in Verbindung mit Daten von anderen Weltraummissionen und bodengestützten Observatorien verwendet. Beispielsweise kann SunRISE Sonnenfunkausbrüche abbilden, während die Parker Solar Probe der NASA durch sie hindurchfliegt, und so die Möglichkeit bieten, zu sehen, wie die solaren Energieteilchen beschleunigt werden. Und durch die Kombination von SunRISE-Daten mit Beobachtungen des NASA-ESA Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) können Wissenschaftler bestimmen, wie und wo CMEs verschiedene Arten von Funkstößen auslösen können, wenn sie sich von der Sonne aus bewegen, und wie viele davon beschleunigte Teilchen gelangen in die Nähe der Erde.