SOHO: Methusalem im Orbit

30. November 2005

Die EADS Astrium war Hauptauftragnehmer der ESA für den am 2. Dezember 1995 gestarteten Sonnenbeobachtungs-Satelliten SOHO. Dieser war ursprünglich für eine zweijährige Betriebsdauer ausgelegt, kreist jedoch seit nunmehr zehn Jahren um die Sonne und zeichnet unbeirrbar Daten auf. Im Laufe seiner abenteuerlichen Reise war er im Sommer 1998 auf einmal verschwunden, wurde aber wieder aufgespürt und ging so in die Annalen der Weltraumforschung ein. Die Tüchtigkeit der Ingenieure wie auch die Robustheit des Satelliten und seiner Instrumente ermöglichten die Fortführung und anschließende Verlängerung der Mission: Nun soll SOHO mindestens bis 2007 weiter seinen Dienst verrichten, um den elfjährigen Aktivitätszyklus der Sonne einmal komplett zu erfassen.

Über 3.200 Wissenschaftler nutzen die SOHO-Daten für ihre Forschungen. Einzigartig ist das Sonnen-Observatorium SOHO nicht nur durch die Orbitposition am inneren Lagrange-Punkt, sondern auch dank seiner zwölf Instrumente, die das Innere der Sonne genauso analysieren können wie die Teilchen des Sonnenwindes.

Die Helioseismologie-Instrumente von SOHO messen Schwingungen auf der Sonnenoberfläche. Auf diesen Messwerten aufbauend haben die Forscher eine Karte der Gasströme unterhalb der Oberfläche erstellt und herausgefunden, wie die Magnetfeldschleifen das Gas in hohen Fontänen herausschießen lassen, die wir als Sonnenflecken erkennen. Noch beeindruckender ist die Fähigkeit von SOHO, durch die Sonne hindurchzublicken und Stellen auf der Rückseite zu sehen, die sich noch gar nicht in Richtung Erde gedreht haben. So ist es möglich, drohende Sonneneruptionen einige Tage im Voraus zu erkennen. Diese Eruptionen zeigen erhebliche Auswirkungen auf das Erdmagnetfeld, wo sie Magnetstürme und Nordlichter auslösen, die auf der Erde wiederum zu Ausfällen der Stromversorgung führen können.

Ein anderes SOHO-Instrument ist in der Lage, auf der uns abgewandten Seite der Sonne eine aktive Zone zu lokalisieren, indem es deren Effekte in den Wasserstoffatomen im umgebenden Weltraum misst – so, wie man einen Scheinwerfer orten kann, in dessen Lichtkegel die Wolken aufleuchten.

Mit SOHOs Instrumenten zur Erforschung der Sonnenatmosphäre konnten die riesigen Massenauswürfe analysiert werden, die fast täglich stattfinden und bei denen Millionen, manchmal sogar Milliarden Tonnen Gas mit Geschwindigkeiten von mehreren Hundert Kilometern in der Sekunde explosionsartig aus der Sonne schießen.

Doch SOHO ist auch der erfolgreichste Kometenjäger aller Zeiten. Seine Daten führten bereits zur Entdeckung von mehr als 1.000 Kometen, zumeist durch Amateur-Astronomen aus aller Herren Länder (bis nach Australien, China usw.), die seine Aufnahmen auf leuchtende Punkte und deren relative Bewegungen zur Sonne untersuchten. Dass sich die Internet-Fangemeinde von SOHO einer so langwierigen Aufgabe wie der detaillierten, eingehenden täglichen Analyse seines Bildmaterials widmet, beweist, mit welchem Feuereifer sie seine Mission unterstützt.

SOHO wird in seinem Leben also Daten zur gesamten Dauer eines Sonnenzyklus’ geliefert haben, der 1996 mit einem Aktivitätsminimum begann und 2000 seinen Höhepunkt erreichte (das Bild unten zeigt den Sonnensturm am 14. Juli 2000).

SOHO IM ORBIT – 1,5 MILLIONEN KILOMETER WEIT WEG

SOHOs Umlaufbahn eignet sich ideal für seine Aufgabe, die Sonne und ihren Einfluss auf die Erde zu beobachten. Sie liegt auf Höhe des inneren Lagrange-Punktes (L1), eines Punktes im Weltraum, an dem sich die Anziehungskräfte der Sonne und des Erde-Mond-Systems die Waage halten. L1 liegt etwa 1,5 Millionen Kilometer von uns entfernt auf der Achse Erde-Sonne (der Abstand der Erde zur Sonne beträgt 150 Millionen Kilometer). An dieser Position hat der Satellit, der die Sonne exakt fixiert, sein Zielobjekt immer im Blick und ist doch vor den Störimpulsen geschützt, die es aussendet.

Diese spezielle Umlaufbahn hat entscheidende Vorteile: Sie erlaubt die Beobachtung der Sonne von außerhalb des Erdmagnetfeldes (also bei ungebrochenem Sonnenwind), die nicht regelmäßig ausgesetzt werden muss, wenn Erde oder Mond die Sonne verdecken: So ist nicht nur deren praktisch durchgehende Erforschung möglich, sondern bleibt auch die thermische Umgebung des Satelliten sehr stabil.

TECHNISCHE EIGENSCHAFTEN

Der Satellit ist 3,8 Meter hoch, hat eine Spannweite von 9,5 Metern bei ausgeklappten Sonnenkollektoren und eine Startmasse von 1.850 Kilogramm.

Die EADS Astrium ist der führende Satellitenspezialist in Europa. Ihre Aktivitäten reichen von vollständigen Systemen für zivile wie militärische Telekommunikations-Satelliten über Erdbeobachtungs- und Navigationssatelliten bis zur dazugehörigen Avionik und Ausrüstung. Die EADS Astrium ist eine Tochtergesellschaft der EADS SPACE, einem der wichtigsten Hersteller ziviler und militärischer Raumfahrtsysteme weltweit. 2004 erzielte die EADS SPACE einen Umsatz von € 2,6 Mrd. mit rund 11.000 Mitarbeitern in Deutschland, Frankreich, Großbritannien und Spanien.

Die EADS ist ein weltweit führender Anbieter in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungsgeschäft und den dazugehörigen Dienstleistungen. Im Jahr 2004 lag ihr Umsatz bei rund € 31,8 Mrd., die Zahl ihrer Mitarbeiter bei über 110.000.

Pressekontakte:

EADS SPACE (DE), Mathias PIKELJ +49 (0) 7545 8 91 23

EADS SPACE (FR), Rémi ROLAND +33 (0) 1 42 24 27 34

EADS SPACE (GB), Jeremy CLOSE +44 (0) 14 3877 3872

http//:www.space.eads.net

SOHO: Verschollen und wieder eingefangen – in 1,5 Millionen Kilometern Entfernung zur Erde

25. Juni 1998. Im Goddard Space Center verschwindet SOHO plötzlich von den Bildschirmen. Alle Versuche, Kontakt zu dem Satelliten aufzunehmen, der zweieinhalb Jahre zuvor gestartet war und bis dahin tadellos funktionierte, schlagen fehl. Vier Monate lang versucht ein Astrium-Team von zwölf Ingenieuren, die am Bau von SOHO teilgenommen hatten, gemeinsam mit Spezialisten von ESA und NASA, ihn wieder ausfindig zu machen.

In wochenlanger Arbeit spielt dieses Team verschiedenste Hypothesen und Szenarien durch, um anhand der letzten bekannten Fernmessdaten die wahrscheinliche Position und Lage (Geschwindigkeit, Richtung der Rotationsachse, Abdriftzustand) des Satelliten zu ermitteln.

Im Moment seines Verschwindens standen die Sonnensegel zweifellos im rechten Winkel zur Sonne, in den darauf folgenden Monaten jedoch sollte aufgrund der relativen Verschiebung der Sonne zum Satelliten wieder Licht auf die Kollektoren fallen und die Energie liefern, die zur Rettung von SOHO notwendig war.

23. Juli : Das große Radioteleskop von Arecibo in Puerto Rico fängt ein Radarecho von SOHO ein.

So können Position und Bahnabweichung des Satelliten im Weltraum bestimmt und ermittelt werden, dass er mit einer Umdrehung pro Minute um sich selbst rotiert.

Nun gilt es, Kontakt zu den Empfängern des Satelliten aufzunehmen und die optimalen Parameter (Frequenzen, Befehlstakt und -sequenz) hierfür zu bestimmen.

3. August : Neue Hoffnung keimt auf. Erstmals in sechs Wochen reagiert SOHO ein paar Sekunden lang auf die Befehle, die ununterbrochen von der Erde an ihn gesendet werden. Ab dem 8. August werden wieder mehr Informationen empfangen, z.B. dass eine klirrende Kälte von 50 bis 60 Minusgraden bei ihm herrscht und nur während dreißig Sekunden pro Umdrehung Sonnenenergie zur Verfügung steht. Doch trotz dieser Extrembedingungen können nun die entscheidenden Befehle erteilt werden, um die Wiederaufladung seiner Batterien in Gang zu setzen.

Nächster Akt: Der Hydrazin-Tank muss aufgetaut werden, um SOHO wieder in die richtige Fluglage bringen zu können – ein Vorgang, der rund drei Wochen dauert.

16. September : Der Satellit erlangt die Orientierung zurück, seine Rotation wird gestoppt und seine Sonnensegel werden wieder zur Sonne hin ausgerichtet.

Dann sind die Instrumente an der Reihe, überprüft und neu geeicht zu werden. Am 3. November 1998 ist die volle Funktionsfähigkeit der zwölf Instrumente an Bord wiederhergestellt.

Am 21. Dezember dann der Rückschlag: Ausfall des letzten Gyroskops. Daraufhin wird SOHO auf Notbetrieb heruntergefahren, um seine Sicherheit zu gewährleisten.

Wieder einmal reagieren die Teams von Astrium und der ESA sehr schnell: Unter Hochdruck wird eine Software geschrieben und am 2. Februar 1999 zu SOHO hochgeladen, die ihn wieder einwandfrei funktionieren lässt – ganz ohne Kreisel.

Rückblickend hatte die Aufregung um SOHO und den Ausfall seiner Kreiselstabilisatoren durchaus ihr Gutes: Sie führte zur Entwicklung Gyroskop-freier Lageregelungssysteme, die in ihrer Widerstandfähigkeit gegenüber Sonneneruptionen kreiselstabilisierten Systemen überlegen sind. Für die Forscher kam dieser Fortschritt genau im richtigen Augenblick, denn gerade 2000/2001 erreichte die Sonne ihr Aktivitätsmaximum – als die resistentere „Gyro-freie“ Software bereits installiert war.

Etappen der SOHO-Rettung

Weitere Einzelheiten zu SOHO finden Sie auf der Internet-Seite

http://www.esa.int/esaCP/ASE08Y9KOYC_Protecting_0.html