Smile-Mission nimmt wissenschaftlichen Betrieb auf

Die europäisch-chinesische Smile-Mission ist in ihre wissenschaftliche Phase eingetreten. Damit erreicht eine Raumsonde, die beobachten soll, wie die Erde auf den Strom geladener Teilchen von der Sonne reagiert, einen wichtigen betrieblichen Meilenstein. Nach Angaben der Europäischen Weltraumorganisation wurde die Mission am 23. September für den Beginn des wissenschaftlichen Betriebs freigegeben. Vorausgegangen war eine Inbetriebnahme im All nach dem Start im Mai und dem Erreichen der Zielumlaufbahn im Juni.

Smile soll den Zusammenhang zwischen Sonnenaktivität, der magnetischen Umgebung der Erde und den Polarlichtern untersuchen. Die Arbeit gehört zum wachsenden Forschungsfeld des Weltraumwetters, in dem Wissenschaftler Prozesse besser verstehen wollen, die elektronische Infrastruktur auf der Erde und im Orbit beeinflussen können. Die Mission trägt vier Instrumente, die ergänzende Aspekte der Wechselwirkung zwischen Sonnenwind und Erdmagnetfeld beobachten sollen.

Vom Start zur wissenschaftlichen Einsatzbereitschaft

Die Raumsonde startete am 19. Mai und erreichte am 20. Juni ihre Zielumlaufbahn für den wissenschaftlichen Betrieb. Die Teams in Europa und China verbrachten die folgenden Monate laut ESA mit der Inbetriebnahme: Sie entfalteten Mechanismen, schalteten Einheiten ein, überprüften die Kommunikation zwischen Raumsonde und Bodenstationen und behoben im Flug entdeckte Probleme.

Dieser Prozess ist entscheidend, weil nicht davon ausgegangen werden kann, dass sich eine Raumsonde im Orbit in jeder Hinsicht wie bei Bodentests verhält. Instrumente und Systeme müssen unter den thermischen, strahlungsbedingten und optischen Bedingungen des Weltraums funktionieren. Datenverbindungen und Betriebsabläufe müssen zudem über lange Zeit zuverlässig arbeiten. Die Erklärung von Smile zur wissenschaftlichen Einsatzbereitschaft signalisiert, dass die Mission ausreichend vorbereitet ist, um ihre geplanten Beobachtungen zu beginnen.

Die ESA bezeichnete den Meilenstein als Ergebnis der Zusammenarbeit europäischer und chinesischer Teams. Diese Partnerschaft ist ein prägendes Merkmal von Smile: Die Mission bündelt Beiträge beider Seiten, um ein globales physikalisches System zu untersuchen, das Sonne und Erde verbindet.

Vier Wege zur Beobachtung des Weltraumwetters

Smile trägt vier wissenschaftliche Instrumente: ein Weichröntgenbildgerät, ein Ultraviolettbildgerät für Polarlichter, ein Magnetometer und einen Leichtionenanalysator. Zusammen sollen sie Informationen über Sonnenstürme, geomagnetische Stürme und die Prozesse sammeln, durch die die Sonnenaktivität mit dem Erdmagnetfeld wechselwirkt.

Das Ultraviolettbildgerät für Polarlichter, UVI genannt, hat bereits die ersten öffentlich veröffentlichten Aufnahmen der Mission geliefert. Die ESA erklärt, es sei die erste Kamera seit 2008, die den vollständigen Ring der Nordlichter um den Nordpol im ultravioletten Licht aufgenommen habe. Das Instrument kann Polarlichter inzwischen bis zu 45 Stunden am Stück aufzeichnen – eine Dauer, die die Agentur als Rekord bezeichnet.

Die Aufnahmen wurden am 24. Juli gemacht, etwa zwei Wochen nach der Aktivierung von UVI. Sie zeigten Aktivität im Polarlichtring, die mit einer Störung des Erdmagnetfelds durch einen Schub von Sonnenwindteilchen zusammenhing. Polarlichter gehören zu den sichtbarsten Ergebnissen der Verbindung zwischen Sonne und Erde. Die Prozesse dahinter umfassen jedoch eine wesentlich größere Wechselwirkung zwischen geladenen Teilchen, Magnetfeldern und der oberen Erdatmosphäre.

Auch das Weichröntgenbildgerät von Smile, SXI, wurde eingeschaltet und nahm seine ersten Bilder auf. Die ESA teilte mit, die Kamera sei durch die Beobachtung der Überreste eines explodierten entfernten Sterns überprüft worden. Das habe bestätigt, dass sie erwartungsgemäß funktioniere. Das Instrument ist ein wichtiger europäischer Beitrag zur Mission.

Ein im Orbit entdecktes Problem

Die Inbetriebnahmephase identifizierte außerdem ein optisches Problem, wenn SXI auf die Erde gerichtet ist. Nach Angaben der ESA erkennt die Kamera in dieser Konfiguration derzeit zu viel unerwünschtes Streulicht. Das Instrument selbst funktioniert gut, doch die Verringerung des Streulichts ist notwendig, um die Beobachtungen der erdnahen Weltraumumgebung zu verbessern, für die Smile gebaut wurde.

Genau solche Herausforderungen soll die Inbetriebnahme im All aufdecken. Der Artikel beschreibt das Problem nicht als missionsbeendenden Fehler, sondern erklärt, dass die Teams daran arbeiten, das unerwünschte Licht zu reduzieren. Die Entdeckung zeigt, dass der wissenschaftliche Betrieb beginnen kann, während Ingenieure die Nutzung und Kalibrierung der Instrumente in ihrer tatsächlichen Einsatzumgebung weiter verfeinern.

Für eine Mission, die ein so dynamisches System wie das Weltraumwetter beobachtet, sind die Leistungsfähigkeit der Instrumente und die Beobachtungsbedingungen besonders wichtig. Ein Weichröntgenbild kann Wissenschaftlern helfen, Teile der Wechselwirkung zwischen Sonnenwind und magnetischer Umgebung der Erde zu untersuchen, die im sichtbaren Licht kaum zu erkennen sind. Die Kontrolle des Streulichts ist daher wichtig, um aus einer funktionierenden Kamera ein verlässliches wissenschaftliches Beobachtungsinstrument zu machen.

Warum Smiles Beobachtungen wichtig sind

Sonnenaktivität kann Störungen im Erdmagnetfeld auslösen. Diese Störungen sind wissenschaftlich interessant, können aber auch Technologien betreffen, die auf zuverlässige elektronische Infrastruktur angewiesen sind. Laut ESA wird Smile Daten darüber liefern, wie Sonnenaktivität mit dem Erdmagnetfeld wechselwirkt, Polarlichter hervorruft und elektronische Infrastruktur auf der Erde und in ihrer Umgebung beeinflussen kann.

Die Mission wird nicht als Warnsystem mit nur einem Zweck dargestellt. Ihr Beitrag ist wissenschaftlicher Natur: Durch koordinierte Messungen sollen bessere Beobachtungen der Beziehung zwischen Sonne und Erde entstehen. Die Nutzlast mit vier Instrumenten bietet Forschern mehrere Perspektiven auf zusammenhängende Prozesse – von Polarlichtaktivität bis zu magnetischen und teilchenbezogenen Bedingungen.

Der Beginn des wissenschaftlichen Betriebs verschiebt Smile damit von der Vorbereitung zur Datenerhebung. Die ersten Ultraviolettaufnahmen und Röntgentestbilder liefern frühe Hinweise darauf, dass die Nutzlast Beobachtungen erzeugt. Die verbleibende technische Arbeit am Streulicht zeigt zugleich, dass die Mission im Betrieb weiter ausgereift wird.

Eine neue Phase für eine gemeinsame Mission

Da die Inbetriebnahme weitgehend abgeschlossen ist, kann Smile nun die kontinuierlichen Beobachtungen aufnehmen, für die sie gebaut wurde. Die wissenschaftliche Phase wird Forschern neue Möglichkeiten geben, zu untersuchen, wie Ausbrüche solarer Teilchen und Energie die magnetische Umgebung der Erde im Laufe der Zeit beeinflussen.

Der frühe Fortschritt der Mission verdeutlicht außerdem den schrittweisen Charakter der Weltraumforschung. Der Start ist nur der Anfang: Eine Raumsonde muss sich im Orbit bewähren, Instrumente müssen unter realen Bedingungen charakterisiert werden, und die wissenschaftlichen Fähigkeiten wachsen, während die Teams lernen, die Plattform zu nutzen. Smile hat diese Schwelle nun überschritten und beginnt eine neue gemeinsame Untersuchung der sich verändernden Weltraumumgebung rund um die Erde.

Dieser Artikel basiert auf einer Berichterstattung von esa.int. Originalartikel lesen.