Weltraumforschung und Messtechnik Ethos soll die Auswirkungen von Sonnenstürmen auf Satelliten messen

Anbieter zum Thema

ETH Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

Precoplat Präzisions Leiterplatten Technik GmbH

CADFEM Germany GmbH

Caltest Instruments GmbH

Mit einem eigenen Forschungssatelliten will die ETH Zürich untersuchen, wie Sonnenstürme die obere Erdatmosphäre verändern. Dafür kombiniert Ethos mehrere Messinstrumente auf einer Plattform.

Sonnenstürme können Satelliten erheblich aus ihrer Bahn bringen. Die dabei freigesetzte Energie erwärmt die obere Erdatmosphäre und lässt sie ausdehnen. Deswegen bewegen sich Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen zeitweise durch dichtere Atmosphärenschichten, werden stärker abgebremst und verlieren an Höhe. Wie stark diese Effekte ausfallen, lässt sich bislang nur ungenau vorhersagen.

Mit dem Forschungssatelliten Ethos (Earth Thermosphere & Heliophysics Observing Satellite) will die ETH Zürich diese Zusammenhänge genauer untersuchen. Der rund 25 bis 30 Kilogramm schwere Kleinsatellit soll ab dem Jahr 2030 in einer Höhe von etwa 550 Kilometern Daten über die Sonnenaktivität und deren Auswirkungen auf die obere Erdatmosphäre sammeln. Dafür entwickelt die Hochschule gemeinsam mit dem Physikalisch-Meteorologischen Observatorium Davos, der Universität Bern und der EPFL eine Mission, die mehrere Messverfahren auf einer Satellitenplattform vereint.

Vier Instrumente für präzisere Messungen

Ethos soll mit vier wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet werden, die unterschiedliche physikalische Größen gleichzeitig erfassen. Dazu gehören die gesamte von der Sonne abgestrahlte Energie sowie Röntgen- und extreme Ultraviolettstrahlung bei Sonneneruptionen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Ionosphäre, einer elektrisch geladenen Schicht der oberen Atmosphäre. Deren Veränderungen sollen unter anderem mit einem kompakten GNSS-Empfänger untersucht werden, den das Team um Benedikt Soja, Professor für Weltraumgeodäsie an der ETH Zürich, entwickelt.

Das Instrument empfängt Signale von Navigationssatelliten wie GPS. Aus den Signalen lässt sich die Elektronendichte der Ionosphäre bestimmen. Gleichzeitig ermöglichen sie eine präzise Bahnbestimmung des Forschungssatelliten. Aus den Bahnveränderungen können die Forschenden wiederum ableiten, wie stark die obere Atmosphäre den Satelliten abbremst. Durch die Kombination der Messwerte soll sich genauer nachvollziehen lassen, wie Sonnenaktivität, ionosphärische Veränderungen und atmosphärischer Widerstand zusammenhängen. Solche Daten könnten künftig helfen, die Folgen von Sonnenstürmen für Satelliten in niedrigen Umlaufbahnen besser vorherzusagen.

Forschungsinstrumente auf kommerzieller Plattform

Während der Satellit selbst von einem kommerziellen Anbieter stammen soll, entwickeln die beteiligten Forschungseinrichtungen die wissenschaftliche Nutzlast. Das Observatorium Davos steuert Instrumente zur Messung der Sonnenstrahlung bei. Die Universität Bern bringt ihre Expertise in der satellitengestützten Laserentfernungsmessung und der Weltraumwetterforschung ein. Die EPFL untersucht zudem, ob sich eine neue hochempfindliche Kamera für künftige Weltraumanwendungen erproben lässt.

Im Rahmen der Mission sollen außerdem langfristige Messreihen der Sonnenstrahlung fortgeführt werden. Mehrere bestehende Messmissionen werden voraussichtlich um das Jahr 2030 enden. Ihre Daten sind unter anderem für die Klimaforschung wichtig, Für die ETH Zürich ist Ethos auch organisatorisch ein neues Projekt: Erstmals übernimmt die Hochschule die Gesamtverantwortung für eine Satellitenmission, von der Entwicklung über den Start bis zum Betrieb und dem Ende der Mission. Bis zum geplanten Einsatz ab 2030 müssen die wissenschaftlichen Instrumente entwickelt, integriert und für die Bedingungen im Weltraum qualifiziert werden. (sb)

(ID:51010639)