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SOLSPEC
Wie konstant leuchtet die Sonne?
Redaktion / Pressemitteilung der Universität Heidelberg
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20. Dezember 2007

Wenn im Januar die Raumfähre Atlantis mit dann rund einem Monat Verspätung zur Internationalen Raumstation ISS startet, dürften sich auch Wissenschaftler aus Heidelberg freuen: Die Forscher entwickelten nämlich mit SOLSPEC ein Instrument, das von der ISS aus die Strahlungsleistung der Sonne messen soll. Die Apparatur kann auf eine mehr als dreißigjährige Entwicklungsgeschichte zurückblicken.

Sonne

Zukünftig im Blick von SOLSPEC: unsere Sonne. Foto: SOHO (ESA & NASA)

Wenn das Space Shuttle Atlantis tatsächlich wie vorgesehen am 10. Januar 2008 von der Startrampe 39A im Weltraumbahnhof Cape Canaveral mit einem weiteren Segment für die Internationale Raumstation abhebt, dürfte auch einige Heidelberger Wissenschaftler ein Stein vom Herzen fallen, dass das europäische Weltraumlabor Columbus nun endlich auf dem Weg zur ISS ist.  Zusammen mit dem Weltraumlabor wird nämlich auch SOLSPEC, ein Sonnenspektrometer, zum Einsatz kommen, das auf eine mehr als dreißigjährige Entwicklungsgeschichte zurückblicken kann.

Das Experiment wurde von Prof. Dietrich Labs und Dr. Holger Mandel von der Landessternwarte in Heidelberg zusammen mit französischen und belgischen Partnern entwickelt und wird zur Messung der Strahlungsleistung unserer Sonne im Wellenlängenbereich zwischen 180  und 3200 Nanometern verwendet. Der Heidelberger Beitrag umfasste dabei Arbeiten zur Kalibration des Instruments mit einem so genannten Schwarzen Körper, einer hoch genauen Strahlungsquelle, die bei Temperaturen von mehr als 3000 Grad Celcius eine präzise Eichung der in SOLSPEC mitfliegenden Vergleichslichtquellen gewährleistet.

Bis vor wenigen Jahrzehnten waren nur erdgebundene Messungen des Sonnenspektrums möglich, die infolge der Filterwirkung unserer Erdatmosphäre aber nur einen kleinen Bruchteil der Sonnenstrahlung erfassten. So wurden die ersten Messungen bereits in den fünfziger Jahren von Prof. Labs mit kleinen Teleskopen auf dem Jungfraujoch durchgeführt.

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Doch erst mit Beginn des Raumflugzeitalters wurde das komplette Sonnenspektrum zugänglich. So misst SOLSPEC neben dem sichtbaren Bereich auch den Infrarot- und Ultraviolettanteil der Strahlung und ermöglicht damit eine Bestimmung der Solarkonstanten und deren zeitliche Variation. Für diese Messungen interessieren sich nicht nur Astronomen, sondern auch Klimatologen, denn letztendlich ist die Sonne für alles Leben auf der Erde der wichtigste Himmelskörper.

Aus historischen Quellen ist bekannt, dass schon das Klima des letzten Jahrtausends erhebliche Schwankungen aufgewiesen hat. So kam es während des 15. und 17. Jahrhunderts über jeweils mehrere Jahrzehnte zu deutlichen Kälteeinbrüchen und im 11./12. Jahrhundert zu einer ausgeprägten Wärmeperiode, die erstmals die Besiedlung Grönlands und die Entdeckung Amerikas durch die Wikinger erlaubte. Noch weiter zurück liegen die großen Eiszeiten, bei denen weite Teile Europas unter einem dicken Eispanzer begraben lagen. Die mittlere Jahrestemperatur der Erde war hierbei nur wenige Grade niedriger als heute.

Mit Hilfe von Eiskernbohrungen und Isotopenanalysen lässt sich zwischen der Sonnenaktivität und Temperaturschwankungen auf der Erde eine enge Korrelation sogar über einen Zeitraum von mehreren hunderttausend Jahren nachweisen. Die bei den SOLSPEC-Missionen überdeckte Zeitdauer erscheint mit 35 Jahren dabei eher gering. Der Erstflug erfolgte im Jahr 1983 mit dem europäischen Weltraumlabor Spacelab 1, zusammen mit dem ersten (westdeutschen) Wissenschaftsastronauten Ulf Merbold.

In den Folgejahren kam das Experiment noch mehrfach zum Einsatz. Zunächst im Rahmen dreier ATLAS-Missionen der NASA in den Jahren 1992, 1993 und 1994, bei denen auf einer im Space Shuttle fest eingebauten Palette mehrere Sonnenexperimente gleichzeitig eingesetzt wurden. Diese Flüge waren jedoch auf die jeweilige Space Shuttle-Mission abgestimmt und deshalb auf eine typische Dauer von ein bis zwei Wochen begrenzt.

Erst mit der freifliegenden Raumplattform EURECA der europäischen Raumfahrtbehörde ESA, die im August 1992 mit einem Shuttle ins All transportiert und im Juli 1993 von einem zweiten Shuttle wieder eingefangen wurde, konnten erstmals Messungen über einen längeren zusammenhängenden Zeitraum durchgeführt werden. Die Ergebnisse zeigten eine erstaunliche Konstanz der Sonnenstrahlung im visuellen und infraroten Spektralbereich, aber deutliche Schwankungen bei kürzeren Wellenlängen.

Doch genau diese Strahlung ist für die komplexe Wechselwirkung verschiedener Vorgänge in der Hochatmosphäre unserer Erde von großer Bedeutung, so dass SOLSPEC nun zusammen mit einigen weiteren Experimenten im SOLAR-Modul auf der internationalen Raumstation über mehrere Jahre eingesetzt werden soll. Auf die Ergebnisse sind alle Beteiligten schon heute gespannt.

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