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Parker Solar Probe - Sonde auf dem Weg zur Sonne

"Parker Solar Probe" Diese Sonde berührt fast die Sonne

Zum ersten Mal soll eine Raumsonde durch die Atmosphäre eines Sterns fliegen. Und dieser Stern ist … unsere Sonne! Die "Parker Solar Probe" kommt ihr näher als jede frühere Sonnenmission. Die Sonde soll im Laufe der kommenden 7 Jahre das rätselhafte Verhalten unseres Heimatsterns aufklären.

Die Sonde wird sich der Sonde auf 6 Millionen Kilometer nähern. Dort herrschen 1400 Grad Celcius. Das ist viel zu heiß für die bislang in der Raumfahrt verwendeten Materialien und deshalb wurde eine solche Mission bislang auch nie angepackt. Nun soll aber die extreme Sonnenannäherung mit modernster Technologie endlich möglich sein. Und die sieht so aus:

Das wichtigste Bauteil: der Hitzeschild

Um sich vor der Hitze zu schützen hat die Sonde einen 11 cm dicken Schild mit 2,4 Meter Durchmesser. Er besteht aus Karbonschaum und Karbonplatten, überzogen mit weißer Spezialkeramik, welche die Sonnenstrahlung reflektiert. Hinter diesem Schirm ist es fast auszuhalten: Im Innern der Solar Probe herrschen sommerliche 30 Grad Celsius.

Parker Solar Probe - Sonde auf dem Weg zur Sonne

Parker Solar Probe wird durch die Atmosphäre der Sonne reisen, näher an der Oberfläche als jedes Raumfahrzeug davor.

Solar-Sonde hat eine eigene Steuerung

Modernste Sensortechnik sorgt dafür, dass die Sonde ihre Flugposition sofort korrigiert, sobald ein Sonnenstrahl am Schild vorbei den Sondenkörper treffen sollte. Diese eigenständige Steuerungsfunktion ist enorm wichtig, weil ein Funkbefehl von der Sonde zur Erde und zurück mehr als eine Viertelstunde Zeit braucht. Im Notfall zu lange, um von der Erde aus noch entscheidend eingreifen zu können.

Ein Vierteljahr für eine Sonnenumrundung

Für eine Sonnenumrundung wird die Sonde ungefähr 90 Tage benötigen. Ihre Bahn verändert sich im Lauf der sieben Jahre dauernden Mission ständig ein wenig, denn sie fliegt nach jeder Annäherung an die Sonne wieder weg von unserem Zentralgestirn, bis in den Bereich der Venus-Umlaufbahn. Durch den Vorbeiflug an der Venus wird die Parker Solar Probe gebremst, so dass sie bei der nächsten Sonnenumrundung noch ein wenig näher an die Sonne herangezogen wird, ohne aber auf unseren Heimatstern abzustürzen.

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Parker Solar Probe auf dem Weg zur Sonne

SWR Wissen aktuell

Die "Parker Solar Probe" der NASA ist die erste Sonde, die durch die Atmosphäre unserer Sonne fliegt.

Solarstrom für die Sonde

Elektrischen Strom produziert die Sonde in ihren Solarzellen, die auf langen flügelähnlichen Trägern angebracht sind. Sie werden in Flugphasen mit großer Sonnennähe bis auf eine kleine Restfläche weggeklappt und eingezogen - und sie werden permanent gekühlt, mit einer wunderbaren Flüssigkeit, die schon unter leichtem Druck in dem weiten Temperaturbereich von 10 bis 125 Grad flüssig bleibt und das Zuviel an Wärme hervorragend abführt – mit Wasser.

Die großen Rätsel um die Sonne

Die Sonde soll zwei große Rätsel der Sonnenphysik lösen. Zum einen durchfliegt sie die Sonnenkorona. Das ist der äußere Teil der Sonnenatmosphäre, in dem Temperaturen von über einer Million Grad herrschen. Das Rätsel: Wie kommt es, dass die Atmosphäre der Sonne eine Million Grad heiß ist, während die Sonnenoberfläche selbst es auf gerade mal 5500 Grad bringt?

Das zweite Rätsel: Wie entsteht der beständige Strom an Teilchen, der sogenannte Sonnenwind, den die Sonne weit über ihre Planeten hinaus bis an den Rand des Sonnensystems schleudert? Es muss einen Prozess in Sonnennähe geben, der die Teilchen auf enorme Geschwindigkeiten beschleunigt, damit sie sich so weit von der Sonne entfernen können. Denn in ihr sind immerhin 98 Prozent der Masse unseres Sonnensystems versammelt und sie verfügt deshalb über eine enorme Anziehungskraft.

Kamera aus Deutschland an Bord

Mit ihren Messinstrumenten wird die Parker Solar Probe untersuchen, aus welchen Teilchen der Sonnenwind besteht und wie sich die Magnetfelder in Sonnennähe verhalten. Um die Struktur der Sonnenkorona aus nächster Nähe dokumentieren zu können, befindet sich an Bord auch eine Kamera, an deren Entwicklung auch deutsche Forscher mitgewirkt haben.

Letzte Arbeiten an der Sonde "Parker Solar Probe"

Letzte Arbeiten an der Sonde "Parker Solar Probe"

Flug durch die eine Million Grad heiße Korona der Sonne

Dass die Sonde beim Flug durch die eine Million Grad heiße Korona nicht innerhalb von Sekunden verdampft, hat folgenden Grund: Die Teilchen in der Sonnenkorona sind zwar furchtbar heiß, aber sie bilden eine nur sehr dünne Teilchensuppe und jedes der Koronateilchen trägt nur wenig Wärmeenergie mit sich. Trifft die Sonde auf ein Teilchen, dann reicht diese kleine Energiemenge nicht aus, um die Temperatur der Sonde dramatisch zu erhöhen. Die direkte Erwärmung der Sonde durch absorbiertes Sonnenlicht ist im Vergleich dazu der viel bedeutendere Effekt.

Venus als Bremsklotz beim Flug Richtung Sonne

Der Flug zur Sonne ist auch nicht so einfach. Nur von der Erde losfliegen und sich Richtung Sonne fallen lassen – das funktioniert nicht.

Denn: Nehmen wir mal an, wir wollen von einem Fahrrad aus einem Freund am Straßenrand einen Ball zuwerfen. Dann sind wir gut beraten, den Ball schon loszuwerfen, bevor wir mit dem Fahrrad auf Höhe unseres Freundes angekommen sind. Denn der Ball bekommt beim Wurf auch die Eigengeschwindigkeit des Fahrrads mit auf den Weg, er fliegt also weiter neben dem Fahrrad her, während er sich gleichzeitig in Richtung des Freundes vom Fahrrad wegbewegt. Es überlagern sich zwei Bewegungen.

Genauso verhält es sich mit der Sonnensonde. Die Sonde bewegt sich nach ihrem Start auch mit der Eigengeschwindigkeit der Erde noch weiter in Richtung der Erdbahn. Damit sie zügig in Richtung Sonne fällt, müsste sie kräftig bremsen. Dieser Bremsvorgang würde jedoch eine große Menge Treibstoff erfordern. Um den nicht ins All mitschleppen zu müssen, wird die Venus als Bremsklotz benutzt. Durch wiederholtes Vorbeifliegen an der Venus baut die Sonde die Geschwindigkeit in Richtung der Erdbahn ab und nimmt Geschwindigkeit in Richtung Sonne auf. Im Verlauf von sieben Jahren Missionsdauer werden ihr so immer dichtere Vorbeiflüge an der Sonne gelingen.

Die Sonde Parker Solar Probe auf dem Weg nach Cape Canaveral

Die Sonde Parker Solar Probe auf dem Weg nach Cape Canaveral

Sonnenwind-Forscher Parker war Namensgeber für die Sonde

Bleibt noch zu klären, woher die Sonde ihren etwas sperrigen Namen bekommen hat. Den trägt sie zu Ehren von Eugene Parker, jenem amerikanischen Astronom, der als erster in den 50er Jahren des vergangenen Jahrhunderts die Existenz des Sonnenwinds vorhersagte.