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Göttingen Sunrise-III des MPS Göttingen startet 2022 in die Stratosphäre und soll Daten zur Sonne mitbringen
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Sunrise-III des MPS Göttingen startet 2022 in die Stratosphäre und soll Daten zur Sonne mitbringen

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08:30 24.01.2021
Am 8. Juni 2009 startete Sunrise I zum ersten Flug der Sunrise-Missionen. Kurz vor dem Abheben wird der Ballon mit Helium gefüllt, während das Observatorium vom Startfahrzeug gehalten wird.
Am 8. Juni 2009 startete Sunrise I zum ersten Flug der Sunrise-Missionen. Kurz vor dem Abheben wird der Ballon mit Helium gefüllt, während das Observatorium vom Startfahrzeug gehalten wird. Quelle: Max-Planck-Institut / r
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Göttingen

Im Sommer 2022 bricht das ballongetragene Sonnenobservatorium Sunrise zu seinem dritten Stratosphärenflug auf. Vom luftigen Beobachtungsstandort, der mehr als 35 Kilometer über dem Erdboden liegt, soll das Observatorium während des mehrtägigen Fluges von Nordschweden nach Kanada einen einzigartigen Blick auf die Sonne einfangen. Und das rund um die Uhr, ungestört von den Luftturbulenzen in der Erdatmosphäre und mit Zugang zur ultravioletten Strahlung unseres Zentralgestirns.

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Das Observatorium soll physikalische Prozesse des Magnetfeldes und der Plasmastörungen in der Sonnatmosphäre einfangen. Ausgerüstet mit einem Ein-Meter-Teleskop und neuen Instrumenten ermöglicht die Mission unter Leitung des Göttinger Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) damit „bisher unerreichte“ Beobachtungen der Sonnenoberfläche und den darüber liegenden Schichten der Sonnenatmosphäre, teilt das MPS mit. In den verbleibenden knapp 500 Tagen bis zum Start fügt das internationale Team alle Subsysteme zusammen, bevor sich das Sunrise-III-Team auf die Reise macht.

Ein Blick während des Fluges auf die Erde. Da das Observatorium einen Großteil der Erdatmosphäre unter sich gelassen hat, erscheint der Himmel schwarz wie im Weltall. Quelle: MPS / r

Riesiger Ballon trägt drei Tonnen in die Stratosphäre

Am 1. Juni 2022 öffnet sich das Startfenster für Sunrise III. Wie bei den ersten beiden Flügen trägt ein heliumgefüllter Ballon das drei Tonnen schwere Observatorium in die Stratosphäre. „Dort angekommen erfassen es die zirkumpolaren Ostwinde und tragen es nach Westen. Während des mehrtägigen Fluges nördlich des Polarkreises geht für Sunrise die Sonne nicht unter, sodass das Observatorium ohne Unterbrechung auf die Sonne schaut“, beschreibt das MPS die Mission. Im unbesiedelten Nordosten Kanadas landet Sunrise dann an einem Fallschirm.

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„Sunrise III ist eine notwendige Ergänzung zu laufenden Projekten der Sonnenforschung“, begründet Prof. Sami K. Solanki, Direktor am MPS und Leiter der Sunrise-Missionen, den erneuten Flug. „Die Mission ermöglicht den Zugang zu Daten, die kein erdgebundenes Teleskop und keine Raumsonde derzeit liefern können“, fügt er hinzu.

Höheninformation ist entscheidend

Das Augenmerk von Sunrise III richtet sich auf eine etwa 1000 Kilometern starke Schicht über der unteren Chromosphäre, also der sichtbaren Oberfläche der Sonne. Anders als die Vorgängermissionen kann Sunrise III die vergleichsweise schwachen Magnetfelder in dieser Region vermessen. Präziser als zuvor lassen sich die Daten beim dritten Flug einer genauen Höhe über der Sonnenoberfläche zuordnen. „Die Höheninformation ist entscheidend, um die Prozesse in der Sonnenatmosphäre genau zu verstehen“, sagt der Sunrise-III-Projektmanager Andreas Lagg.

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Möglich wird dieser einzigartige Blick durch neue wissenschaftlichen Instrumente von Sunrise III, die das Licht des Sunrise-Teleskops nutzen. Das Instrument SUSI (Sunrise UV Spectropolarimeter and Imager) wurde am MPS entwickelt und gebaut, den TuMag (Tunable Magnetograph) stellt ein spanisches Konsortium unter Leitung des Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) zur Verfügung, das Instrument SCIP (Sunrise Chromospheric Infrared Spectro-Polarimeter) ein japanisches Konsortium unter Leitung des National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ).

Außerdem fliegt das vom Leibniz-Institut für Sonnenphysik in Freiburg entwickelte System zur Bildstabilisierung mit. Auch die fünf Meter hohe Gondel, sozusagen das Gerüst von Sunrise III, ist eine Neuentwicklung: Federführend beim Bau ist das Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins Universität in den USA.

In den Reinräumen des MPS finden aktuell Vorbereitungen an der Lichtverteileinheit ISLiD (Image Stabilization and Light Distribution) von Sunrise III statt. Quelle: MPS / r

Vorbereitungen starten bald

Die einzelnen Teams arbeiten bereits an ihrem jeweiligen Beitrag. In den kommenden Monaten treten die Missionsvorbereitungen in ihre entscheidende Phase ein: Nach und nach treffen alle Komponenten am MPS ein, um dort miteinander „verheiratet“ zu werden, heißt es in einer Mitteilung. Ende 2021 soll das vollständige und funktionstüchtige Observatorium in Göttingen erstmals auf die Sonne blicken – allerdings noch erdgebunden durch die geöffnete Tür der Ballonhalle am MPS. Anfang 2022 startet dann Mission 3.

Bereits zwei Missionen

Bereits zweimal ist das abenteuerliche Konzept des MPI aufgegangen. 2009 und 2013 enthielten die Datenspeicher, die an der Landestelle der Observatorien geborgen wurden, nach Angaben der Forscher unvergleichliche Messdaten. Darin konnten sie unter anderem erstmals die kleinsten Bausteine des Sonnenmagnetfeldes an der Sonnenoberfläche identifizieren und Strukturen von nur 50 Kilometern Größe, die sich im ultravioletten Licht von der Sonne zeigen, sichtbar machen. Im Vergleich zum Durchmesser der Sonne von etwa 1,4 Millionen Kilometern ist das geradezu winzig.

Beide Flüge starteten – wie es auch für Sunrise III geplant ist – vom Esrange Space Center der Swedisch Space Cooperation (SSC) im nordschwedischen Kiruna.

In der Zwischenzeit ist die Sonnenforschung nicht stehen geblieben. Das Daniel K. Inouye Sonnenteleskop auf Hawaii etwa ermöglicht Sonnenbeobachtung mit bisher unerreichter räumlicher Auflösung mit einem Spiegeldurchmesser von vier Metern. Weltraummissionen wie Solar Orbiter der europäischen Weltraumagentur ESA blicken auf die Sonne aus großer Nähe.

Von Lea Lang / r