Forscher am Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, werden Beobachtungen einer kürzlich gestarteten Höhenforschungsraketenmission nutzen, um ein klareres Bild davon zu erhalten, wie und warum die Sonnenkorona so viel heißer wird als die sichtbare Oberfläche des Muttersterns der Erde. Die MaGIXS-2-Mission – die Abkürzung für den zweiten Flug des Marshall Grazing Incidence X-ray Spectrometer – startete am Dienstag, dem 16. Juli, von der White Sands Missile Range in New Mexico.
Ziel der Mission ist es, durch kritische Beobachtungen mittels Röntgenspektroskopie die Heizmechanismen in aktiven Regionen der Sonne zu bestimmen.
Die Oberflächentemperatur der Sonne beträgt etwa 10.000 Grad Fahrenheit – die Korona misst jedoch regelmäßig mehr als 1,8 Millionen Grad und in aktiven Regionen werden bis zu 5 Millionen Grad erreicht.
Amy Winebarger, Heliophysikerin bei Marshall und leitende Forscherin der MaGIXS-Missionen, sagte, das Studium der Röntgenstrahlen der Sonne werfe Licht auf das, was in der Sonnenatmosphäre geschieht – was wiederum direkte Auswirkungen auf die Erde und das gesamte Sonnensystem habe.
Die Röntgenspektroskopie bietet einzigartige Möglichkeiten, grundlegende Fragen der Sonnenphysik zu beantworten und möglicherweise den Beginn energiereicher Sonnenausbrüche wie Sonneneruptionen oder koronale Massenauswürfe vorherzusagen. Diese gewaltigen Ausbrüche können Kommunikationssatelliten und elektronische Systeme stören und sogar einen physischen Widerstand auf Satelliten ausüben, da sich die Erdatmosphäre ausdehnt, um die zusätzliche Sonnenenergie aufzunehmen.
„Mehr über diese Sonnenereignisse zu erfahren und sie vorhersagen zu können, ist das, was wir tun müssen, um in diesem Sonnensystem mit unserer Sonne besser leben zu können“, sagte Winebarger.
Das NASA-Team hat die Nutzlast unmittelbar nach dem Flug abgeholt und mit der Verarbeitung der Datensätze begonnen.
„Wir haben diese aktiven Regionen auf der Sonne, und diese Bereiche sind sehr heiß, viel heißer als der Rest der Korona“, sagte Patrick Champey, stellvertretender Forschungsleiter der Mission bei Marshall. „Es gab eine große Frage – wie werden diese Regionen erhitzt? Wir haben zuvor festgestellt, dass es damit zusammenhängen könnte, wie oft Energie freigesetzt wird. Die Röntgenstrahlen reagieren besonders empfindlich auf diese Frequenzzahl, also haben wir ein Instrument gebaut, um die Röntgenspektren zu untersuchen und die Daten zu entwirren.“
Nach dem erfolgreichen Start der ersten MaGIXS-Mission im Juli 2021 verfeinerten Marshall und seine Partner die Instrumente für MaGIXS-2, um eine breitere Sicht für die Beobachtung der Röntgenstrahlen der Sonne zu ermöglichen. Die Ingenieure von Marshall entwickelten und fertigten die Teleskop- und Spektrometerspiegel sowie die Kamera. Das integrierte Instrument wurde in Marshalls hochmoderner Röntgen- und Kryotechnikanlage ausführlich getestet. Für MaGIXS-2 verfeinerte das Team dieselben Spiegel, die beim ersten Flug verwendet wurden, mit einer viel größeren Öffnung und schloss die Tests in Marshalls Streulicht-Testanlage ab.
MaGIXS ist seit seiner Gründung ein Marshall-Projekt. Zu den Technologieentwicklungen für MaGIXS gehören die rauscharme CCD-Kamera, hochauflösende Röntgenoptik, Kalibrierungsmethoden und mehr.
Winebarger und Champey sagten, dass viele Teammitglieder ihre Karriere bei der NASA mit dem Projekt begonnen hätten, wo sie gelernt hätten, Führungsrollen zu übernehmen und von der Betreuung durch Mentoren profitiert hätten.
„Ich denke, das ist neben der Technologie wahrscheinlich das Wichtigste für den Erfolg“, sagte Winebarger. „Es kommt sehr selten vor, dass man in ein paar Jahren von der Idee zum Flug kommt. Ein junger Ingenieur kann den ganzen Weg bis zum Flug gehen, nach White Sands kommen, um den Start zu beobachten und ihn abzuholen.“
Die NASA verwendet Höhenforschungsraketen routinemäßig für kurze, gezielte wissenschaftliche Missionen. Sie sind oft kleiner, kostengünstiger und schneller zu konstruieren und zu bauen als groß angelegte Satellitenmissionen, sagte Winebarger. Höhenforschungsraketen befördern wissenschaftliche Instrumente auf einer parabolischen Flugbahn in den Weltraum. Ihre Gesamtverweildauer im Weltraum ist kurz, normalerweise fünf Minuten, und die Trägergeschwindigkeit ist für ein gut platziertes wissenschaftliches Experiment niedriger.
Die MaGIXS-Mission wurde bei Marshall in Zusammenarbeit mit dem Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge, Massachusetts, entwickelt. Das Sounding Rockets Program Office in der Wallops Flight Facility des NASA Goddard Space Flight Center stellt der NASA und anderen Regierungsbehörden suborbitale Trägerraketen, Nutzlastentwicklung und Unterstützung bei Feldoperationen zur Verfügung.