Durch exquisiten, millimetergroßen Formationsflug werden die Doppelsatelliten, aus denen Proba-3 der ESA besteht, das erreichen, was bisher für eine Weltraummission unmöglich war: Sie werfen einen präzise gehaltenen Schatten von einer Plattform zur anderen und blockieren dabei die feurige Sonne Beobachten Sie die geisterhafte Umgebungsatmosphäre über einen längeren Zeitraum.
Vor dem gemeinsamen Start des Proba-3-Paares später in diesem Jahr konnten die Wissenschaftler, die die Proba-3-Beobachtungen nutzen werden, die Satelliten mit eigenen Augen sehen. Mitglieder dieses Teams werden die für die Mission entwickelte Hardware während einer tatsächlichen terrestrischen Sonnenfinsternis über Nordamerika im kommenden April testen.
Die beiden Satelliten werden derzeit in den Räumlichkeiten von Redwire in der Nähe von Antwerpen in Belgien endgültig integriert. Sie erhielten Besuch vom Proba-3 Science Working Team, einer 45-köpfigen Gruppe von Sonnenphysikern aus ganz Europa und der ganzen Welt.
Viele dieser Experten sind regelmäßige Besucher der terrestrischen Sonnenfinsternis rund um den Globus, freuen sich aber auf die neue Perspektive, die Proba-3 auf die schwache Sonnenkorona eröffnen wird. Diese mysteriöse Region ist wichtig, da koronale Massenauswürfe entstehen – riesige Eruptionen geladener Teilchen, die Sonnenstürme auslösen – und die Geschwindigkeit des Sonnenwinds beeinflusst, die für die Bestimmung des Weltraumwetters von zentraler Bedeutung ist.
„Die Satellitenhardware war aus der Nähe etwas ganz Besonderes“, erklärt Joe Zender, Proba-3-Projektwissenschaftler der ESA. „Ich war besonders beeindruckt davon, wie nah der Kamerakopf der Raumsonde Coronagraph an der Solaranlage ist, weniger als einen Meter entfernt. Während die Anlage auf starke Sonneneinstrahlung angewiesen ist, muss die Kamera in völliger Dunkelheit bleiben, ohne jegliches Streulicht.“ .
Es macht deutlich, wie genau dieser kleine Schatten, den der Okkulter wirft, an Ort und Stelle gehalten werden muss. Wir haben auch einen Blick auf die sorgfältig bearbeitete Kante der Scheibe des Occulter-Raumschiffs geworfen, die normalerweise vor dem Start unter einer Schutzhülle aufbewahrt wird. Die Krümmung dieser Kante wurde speziell entwickelt, um jegliche Streuung von gebeugtem Sonnenlicht zu minimieren, die andernfalls die Bildleistung beeinträchtigen würde.“
Ebenfalls anwesend war der bekannte US-amerikanische Astrophysiker Russell Howard vom Applied Physics Lab der John Hopkins University, der eine führende Rolle bei der Parker Solar Probe der NASA und der ESA-NASA-SOHO-Mission spielte. „Die Raumschiffe sind kleiner als die, an denen ich beteiligt war – vor allem, weil es sich um ein einzelnes Sonnenbeobachtungsinstrument mit zwei viel kleineren Instrumenten handelt.
„Aber das Missionskonzept ist so einzigartig: Die Platzierung eines Occulters 150 Meter vom Teleskop entfernt, um Aufnahmen extrem nahe am Rand der Sonne zu ermöglichen, wurde noch nie zuvor durchgeführt, als wäre die Occulter-Raumsonde ein Minimond. Wir werden es nicht sehen.“ „Sie sind ganz so nah am Sonnenrand wie bei einer Erdfinsternis, aber solche Bilder stundenlang zu haben, verglichen mit der 5–10-minütigen Dauer einer Sonnenfinsternis, wird spektakulär sein“, sagte Howard.
Auf dem Weg zum Königlichen Belgischen Observatorium in Brüssel besprach das Team anschließend die Vorbereitungen für die Mission in Brüssel, einschließlich der Pläne zur Verarbeitung und Verteilung der Daten, der Planung gemeinsamer Beobachtungen mit anderen Weltraummissionen und der Bewertung der relativen Leistung von Proba-3 im Vergleich zu bestehende „Coronagraph“-Instrumente, die für Koronarbeobachtungen eingesetzt werden.
Hierbei handelt es sich um Teleskope, die über interne Verdeckungsscheiben verfügen, um die Sonnenscheibe zu verdecken. Das Problem besteht darin, dass bei diesen inneren Verdeckungen immer noch Licht an ihren Rändern austritt, was als Beugung bekannt ist, wodurch die extrem schwachen interessierenden Signale ausgelöscht werden.
Damien Galano, Proba-3-Projektmanager der ESA, bemerkt: „Der beste Weg, die Beugung zu reduzieren, besteht darin, den Abstand zwischen dem Okkulter und dem Koronographen zu vergrößern, und genau das wird Proba-3 tun. Wir fliegen unseren Koronographen und den Okkulter weiter.“ Zum ersten Mal sind es separate Plattformen, die bis zu sechs Stunden pro Umlauf 150 m voneinander entfernt fliegen und dabei eine Reihe von Positionierungstechnologien anwenden, um sie fest an Ort und Stelle zu halten.
Per Definition ist ein umfassender End-to-End-Test von Proba-3 hier auf der Erde unmöglich. Bei dem Treffen wurde jedoch erörtert, wie derselbe Satz Filterräder, der für ASPIICS (Association of Spacecraft for Polarimetric and Imaging Investigation of the Corona of the sun) von Proba-3 entwickelt wurde, zur Beobachtung der Sonnenfinsternis über Nordamerika am 8. April 2024 verwendet werden soll mit einer parallelen Flüssigkristall-Bildgebungstechnologie.
„Die Filterräder ermöglichen die Beobachtung der Korona in verschiedenen Polarisationswinkeln, etwa beim Wechsel zwischen unterschiedlich polarisierten Sonnenbrillen“, fügt Zender hinzu. „Das Schöne an der Beobachtung während einer tatsächlichen Sonnenfinsternis ist, dass wir keinen Okkulter benötigen, um Einblick in genau die Ergebnisse zu erhalten, die wir von Proba-3 erhalten werden.“
Das wissenschaftliche Arbeitsteam diskutierte auch über das zweite Instrument von Proba-3, das Digital Absolute Radiometer, DARA, das die gesamte Sonneneinstrahlung messen wird – also genau, wie viel Energie die Sonne zu einem bestimmten Zeitpunkt abgibt.
„Angenommen, dass die Strahlung der Sonne das Klima auf der Erde beeinflusst, ist es wichtig, etwaige Schwankungen so genau wie möglich zu messen“, bemerkt Zender.
Proba-3 soll im September dieses Jahres durch eine PSLV-Trägerrakete aus Indien gestartet werden.