Menü
Göttinger Tageblatt / Eichsfelder Tageblatt | Ihre Zeitung aus Göttingen
Anmelden
Göttingen Raumsonden-Fenster im Härtetest
Campus Göttingen Raumsonden-Fenster im Härtetest
Partner im Redaktionsnetzwerk Deutschland
00:17 02.02.2017
Von Michael Caspar
Vor der Thermalvakuumkammer: Sandeep Ramanat, Werner Deutsch und Achim Gandorfer (von links) bereiten Teleskop-Teile für Tests vor. Quelle: r
Anzeige
Göttingen

Näher als jede Mission bisher wagt sich der Solar Orbiter der Europäischen Weltraumagentur im Jahr 2018 an die Sonne heran. Eines der zehn dort eingesetzten Instrumente wird derzeit in einer Thermalvakuumkammer des Göttinger Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung den erwarteten Extrembedingungen ausgesetzt.
„Wir testen gerade eine der Öffnungen, durch die hindurch der Magnetograph SO/PHI die Oberfläche der Sonne beobachten und dort das Magnetfeld und die Gasgeschwindigkeiten untersuchen soll“, berichtet Achim Gandorfer, einer von 50 Teammitarbeitern. Das in Italien aus Quarz gefertigte und am MPS in Titan gefasste Spezialglas hat einen Durchmesser von 16 Zentimetern und ein Gewicht von drei Kilogramm.
„Der Orbiter wird sich auf ein Drittel des Abstands zwischen Erde und Sonne dem Zentralgestirn nähern“, sagt der promovierte Astrophysiker. Dort muss der Hitzeschild, der die Sonde umgibt, das Zehnfache der Strahlung zurückhalten, die auf der Erdoberfläche herrscht. Das gilt auch für das maßgeschneiderte Fenster, durch das der Magnetograph auf den Stern schaut.
„Das Glas erwärmt sich auf bis zu 250 Grad Celsius“, führt Gandorfer aus. Ein Infrarotspiegel auf der Glasinnenseite verhindert, dass die Wärme nach innen abgegeben wird. Das Fenster darf sich trotz der Hitze nicht verformen. Anderenfalls würde es seine optische Qualität verlieren und die Messergebnisse verfälschen. Es ist zudem beim Start der Rakete, die die Sonde ins All trägt, Erschütterungen einer kontrollierten Explosion ausgesetzt. Kräfte des 40-Fachen der Erdbeschleunigung wirken auf das Glas ein. Innerhalb der Optik können sich sie sich aufgrund von Resonanzen sogar auf das bis zu 300-Fache steigern.
Diese Bedingungen werden in einer Thermalvakuumkammer im Institutsgebäude am Justus-von-Liebig-Weg 3 simuliert. Sie steht in einem Reinraum. Einen ganzen Tag benötigen die Pumpen, um das Vakuum zu erzeugen. Verunreinigungen, etwa durch verdampfendes Wasser, sind zu beseitigen. Zwei Vakuumspezialisten, die Weltraumingenieure Sandeep Ramanath und Werner Deutsch, gehören zum Team.
Durch ein Fenster beobachten die Wissenschaftler von außen mit speziellen Detektoren das Verhalten des Glases. Infrarotkameras messen berührungslos die Temperaturen auf der Oberfläche. Das Team testet zudem, ob sich durch das Glas hindurch mit den zwei Teleskopen des Magnetographen die Sonne wie gewünscht untersuchen lässt. Dazu lenken Spiegel den Blick der Teleskope durch Fenster in der Decke des Instituts hindurch auf die Sonne.
Mit den Ergebnissen der bisherigen Prüfungen zeigt sich Gandorfer „hochzufrieden“. Nach den Tests lässt sich das Fenster nicht mehr für die Weltraummission verwenden. Im Orbiter wird ein baugleiches Teil verbaut.

Mission zur Sonne

Das Göttinger Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, auf dessen Initiative die Mission des Solar Orbiters zurückgeht, ist an der Entwicklung und dem Bau von sechs der zehn eingesetzten Messinstrumente beteiligt. Die Sonde wird erstmals die innere Heliosphäre der Sonne nicht nur von außen beobachten, sondern in sie eintauchen. Das ermöglicht es ihr, vor Ort das Plasma und das Magnetfeld sowie die Wellen und Teilchen zu messen.
Unter anderem beobachten die Wissenschaftler dort die Regionen der Sternenoberfläche, in denen die Sonnenwinde entstehen, in bisher nie erreichter Auflösung. Zudem lassen sich sehr schnelle Vorgänge der Atmosphäre, wie Eruptionen, untersuchen. Im Verlauf der Mission bewegt sich der Orbiter aus der Ebene der Erdbahn hinaus und gibt erstmals den Blick auf die Pole der Sonne frei. mic