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SUNRISE III
Der erste Blick in die Sonne
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung
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29. Oktober 2021

Die Vorbereitungen für den Flug des Sonnenobservatoriums Sunrise III, das im Frühsommer nächsten Jahres die Sonne an einem Heliumballon hängend aus einer Höhe von 35 Kilometern beobachten soll, sind gestern einen wichtigen Schritt vorangekommen: In Göttingen fand ein "Hangtest" statt, bei dem das Teleskop mit seinen Instrumenten erstmals in die Sonne blickte.

Sunrise III

Sunrise III blickt in die Sonne. Bild: MPS / M. Monecke [Großansicht]

Gegen 10:45 Uhr öffnete sich gestern das neun Meter hohe Tor zur Ballonhalle des Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) am Justus-von-Liebig-Weg in Göttingen. Mithilfe des Hallenkrans hatten die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zuvor die sieben Meter hohe Strebenkonstruktion, das in seiner Flugkonfiguration Sonnenteleskop, wissenschaftliche Instrumente, ein System zur Bildstabilisierung und die Bordelektronik enthält, im Innern der Halle bis kurz vor die riesige Öffnung transportiert. Strahlender Sonnenschein; es konnte also losgehen.

Etwa sieben Monate vor dem geplanten Start der Mission Sunrise III sind die Vorbereitungen am MPS in vollem Gange. Fast alle Subsysteme sind funktionsbereit: das Teleskop, das mit seinem 1-Meter-Hauptspiegel das Herzstück von Sunrise III bildet; die Instrumente SUSI (Sunrise UV Spectropolarimeter and Imager) und SCIP (Sunrise Chromospheric Infrared Spectro-Polarimeter), die vom MPS sowie von einem japanischen Konsortium unter Leitung des National Astronomical Observatory of Japan entwickelt und gebaut wurden; das System zur Bildstabilisierung des Leibniz-Instituts für Sonnenphysik in Freiburg; und die gesamte Bordelektronik. Die sieben Meter hohe Gondel wurde in den vergangenen Wochen vom Applied Physics Laboratory der amerikanischen Johns Hopkins Universität angeliefert, vor Ort in Göttingen zusammengebaut und mit Teleskop und Instrumenten "verheiratet".

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"Mit den aktuellen Tests prüfen wir, ob alle Systeme von Sunrise III reibungslos zusammenarbeiten, und können gegebenenfalls noch nachbessern und verfeinern", erklärt Dr. Andreas Lagg vom MPS, Sunrise-III-Projektmanager. "So können wir bereits am Boden die Abläufe für die späteren Messungen während des Fluges perfektionieren". Während Raumsonden typischerweise die lange Anreise durchs All zur Inbetriebnahme der wissenschaftlichen Instrumente nutzen, muss Sunrise III mit einem deutlich knapperen Zeitplan auskommen. "Der Flug dauert nur wenige Tage. Nach dem Start wollen wir deshalb so schnell wie möglich mit den wissenschaftlichen Messungen beginnen", so Dr. Achim Gandorfer, Sunrise-III-Projektwissenschaftler.

In der Ballonhalle begann das Sunrise-III-Team nun mit dem ersten Teil des Hangtests, dem sogenannten Pointing: Das Observatorium sollte sich – wie während des Fluges erforderlich – selbsttätig zur Sonne ausrichten. Überwacht und kontrolliert wurde dieser Vorgang aus 6000 Kilometer Entfernung von Ingenieurinnen und Ingenieuren der Johns Hopkins Universität in den USA. "Wegen der Corona-Pandemie konnten viele unserer internationalen Partner beim Einbau ihrer Hardware-Beiträge nicht hier vor Ort sein und selbst Hand anlegen", beschreibt Gandorfer die Arbeit der vergangenen Wochen und Monate. "Stattdessen mussten wir ihren Rat und ihre Expertise per Videokonferenz einbeziehen. Beim Hangtest gehen wir nun ähnlich vor."

Gegen 11:05 Uhr war die kontinenteumfassende Aufgabe erfolgreich abgeschlossen; Sunrise III schaute perfekt ausgerichtet in die Sonne. Zum ersten Mal öffnete nun das Sunrise-III-Team die Abdeckung, die den 1-Meter-Hauptspiegel im Innern des Teleskops bisher geschützt hat. Sonnenlicht fiel auf den empfindlichen Spiegel und wurde von dort erstmals zu den wissenschaftlichen Instrumenten weitergeleitet, die oberhalb des Teleskops angebracht sind. Nun begann der zweite Teil des Hangtests - die Inbetriebnahme und das Kalibrieren der Instrumente. "Keine künstliche Lichtquelle kann das Sonnenlicht für diese Messungen ersetzen", unterstreicht Lagg.

Bis zum Frühjahr nächsten Jahres bleibt dem wissenschaftlich-technischen Teams für die weitere Inbetriebnahme Zeit. Wenn die Schneemassen jenseits des Polarkreises langsam schmelzen, reist Sunrise III in Einzelteile zerlegt und sicher in Kisten verpackt per Lastwagen zum Startplatz, der Raketenbasis Esrange Space Center, im nordschwedischen Kiruna. Startklar ist das Sonnenobservatorium am 1. Juni nächsten Jahres. Sobald die Wind- und Wetterverhältnisse in Kiruna günstig sind, hebt der mit 850 Kilogramm Helium gefüllte Ballon das sechs Tonnen schwere Observatorium auf eine Höhe von 35 Kilometern. Von dort trägt der Wind Sunrise III nach Westen; einen eigenen Antrieb hat Sunrise III nicht. Gelandet wird nach mehrtägigem Flug am Fallschirm im Norden Kanadas.

"Da wir zur Sommerzeit und jenseits des Polarkreise fliegen, kann Sunrise III während des gesamten Fluges ununterbrochen auf die Sonne schauen", beschreibt Missionsleiter Prof. Dr. Sami K. Solanki vom MPS einen der Vorzüge der Mission. Auf 35 Kilometern Höhe hat das Observatorium den Großteil der Erdatmosphäre zurückgelassen; Luftturbulenzen trüben den Blick kaum. "Anders als erdgebundene Teleskope hat Sunrise III in dieser Höhe Zugang zur ultravioletten Strahlung von der Sonne", erklärt Solanki weiter. Dieser Teil der Sonnenstrahlung hat seinen Ursprung in erster Linie in der heißen Atmosphäre der Sonne und enthält wertvolle Informationen aus dieser Region. Da die Ozonschicht der Erdatmosphäre das ultraviolette Licht von der Sonne weitestgehend absorbiert, steht es erdgebundenen Teleskopen nicht zur Verfügung.

Die Instrumente von Sunrise III sind auf verschiedene Wellenlängenbereiche spezialisiert. Auf diese Weise blickt Sunrise III gleichzeitig auf einen Bereich von mehr als 2000 Kilometer Höhe, der sich von knapp unter der sichtbaren Oberfläche der Sonne bis in die obere Chromosphäre erstreckt. Besser als bei jedem anderen Observatorium – ganz gleich ob im Weltraum oder auf der Erde – lassen sich die Messdaten von Sunrise III aus dieser Region einer genauen Höhe zuzuordnen.

Auf diese Weise lässt sich präzise verfolgen, wie beispielsweise kleinste Strahlungsausbrüche, sogenannte Mikroflares, entstehen oder wie sich wellenartige Phänomene in der Sonnenatmosphäre ausbreiten. "Sunrise III kann einen wichtigen Beitrag dazu leisten zu verstehen, wie es der Sonne gelingt, ihre äußere Hülle auf unfassbare Temperaturen von mehr als eine Million Grad Celsius aufzuheizen", so Solanki. "Um diese Frage zu beantworten, braucht es einen ganz besonderen Blick auf die Sonne."

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Links im WWW
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung
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