Kleiner Satellit untersucht große Auswirkungen der solaren Teilchen
Mit der ersten Artemis-Mission fliegen auch mehrere kleine Satelliten ins All. Einer von ihnen wird nicht den Mond, sondern die Sonne untersuchen. Der Cusp-Satellit soll dabei die solaren Teilchenereignisse beobachten.
Update 17. November 2022
Die Mondmission Artemis I ist am 16. November 2022 erfolgreich gestartet. Die Trennung zwischen dem Orion-Raumschiff und dem ICPS wurde vollzogen. In den nächsten Stunden und Tagen werden die ersten Cubesats in den Weltraum freigegeben.
Obwohl die kleine Cusp-Raumsonde mit der ersten Artemis-Mission ins Weltall aufbricht, wird sie nicht den Mond untersuchen. Der Satellit mit dem Namen Cubesat for Solar Particles (engl. Kleinsatellit für solare Partikel, kurz: Cusp) wird gerade einmal so groß wie eine Müslischachtel sein und nach dem Launch zur Sonne aufbrechen.
Nachdem sich die kryogene Zwischenstufe ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) vom übrigen Raumschiff getrennt hat, werden die ersten kleinen Cubesats in den Weltraum freigegeben. Insgesamt gibt es zehn solcher Missionen mit unterschiedlichen Aufgaben. Einige werden den Mond untersuchen, andere ins tiefe Weltall aufbrechen. Cusp ist die einzige Mission, die im Zuge der Artemis-Mondmission zur Sonne fliegen wird. Die Raumsonde soll das Magnetfeld und die dynamischen Teilchen der Sonne untersuchen. Dabei wird Cusp die Sonne im interplanetaren Raum umkreisen.
Das Weltraumwetter besser verstehen wollen
Die Sonne setzt einen ständig fließenden Strom von Teilchen und Magnetfeldern frei, den Sonnenwind. Dann gibt es noch koronale Massenauswürfe (CMEs), bei denen schnellere und dichterer Wolken aus Sonnenwindmaterial in den Weltraum ausgestoßen werden. Wenn diese die Erde erreichen, können sie mit dem Magnetfeld der Erde interagieren und einen sogenannten geomagnetischen Sturm erzeugen. Das kann zur Belastung der Stromnetze auf der Erde führen und die bereits im Weltraum befindliche Raumfahrttechnik beeinträchtigen.
Und obwohl die Sonne der größte Himmelskörper in unserem Sonnensystem ist, wissen wir nur sehr wenig über sie.
Besseres Verständnis von der Sonne erlangen
Laut Mihir Desai, dem leitenden Forscher für Cusp am texanischen Southwest Research Institute in San Antonio, soll der kleine Satellit dazu beitragen, wichtige Erkenntnisse über das Weltraumwetter zu liefern, damit Wissenschaftler ihre Simulationen verbessern können.
Bereits Stunden bevor die solaren Teilchen die Erde erreichen, werden sie vom Cusp-Satelliten erfasst. Derzeit werden Messungen der Weltraumumgebung von etwa einem Dutzend Satelliten durchgeführt, die alle mit unterschiedlichen Instrumenten ausgestattet sind. Die meisten dieser Satelliten umkreisen die Erde oder den L1-Lagrange-Punkt, einen Punkt zwischen der Erde und der Sonne, der etwa eine Million Kilometer von uns entfernt ist.
Drei Instrumente zur Sonnenbeobachtung machen den Anfang
Der Mikrosatellit ist mit drei Instrumenten zur Sonnenbeobachtung ausgestattet. Das miniaturisierte Elektronen- und Protonenteleskop (Merit) der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa soll hochenergetische solare Energieteilchen zählen. Das Suprathermal Ion Spectrograph (SIS) des Southwest Research Institutes soll niederenergetische solare Energieteilchen aufzuspüren und charakterisieren, wogegen das Vector Helium Magnetometer (VHM) der Nasa die Stärke und Richtung von Magnetfeldern messen soll.
Um das Weltraumwetter zu verstehen und zeitnah zu deuten, würde es Weltraumwetterstationen benötigen, die Millionen von Kilometern voneinander entfernt im Weltraum verstreut sind. "Im Moment ist es so, als würden wir versuchen, das Wetter für den gesamten Pazifik mit nur einer Handvoll Wetterstationen zu verstehen. Wir müssen Daten von mehr Standorten sammeln", erklärt Eric Christian. Er ist der leitende Nasa-Goddard-Wissenschaftler für Cusp.
Doch die Kosten eines solchen Systems sind zu hoch. Mikrosatelliten wie Cusp könnten dabei eine Lösung sein. Auch wenn sie nur wenige Instrumente an Bord haben, machen sie ihr standardisiertes Design und die geringe Masse zu einer kostengünstigen Alternative für wissenschaftliche Sonnenmissionen. "Wenn man 20 CubeSats in verschiedenen Umlaufbahnen hätte, könnte man wirklich anfangen, die Weltraumumgebung in drei Dimensionen zu verstehen", so Christian.
Ursprünglich sollte die Mission nur im erdnahen Orbit operieren. Jedoch hatte das Forschungsteam den Satelliten neukonfiguriert, als sie von der Chance eines Fluges am Bord der Mega-Mondrakete SLS hörten. Nun soll Cusp die Sonne direkt umkreisen.
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