Sonnenspektrometer »SolACES« – Abschied nach neun Jahren auf der ISS

In 400 km Höhe: Die Mission SOLAR – bestehend aus den drei Experimenten SOLSPEC, SOVIM und SolACES – befindet sich außerhalb der ISS, am Forschungslabor COLUMBUS. ESA / NASA

Im Februar 2008 flog das Sonnenspektrometer SolACES als Teil der Forschungsmission SOLAR zur Internationalen Raumstation ISS. Geplant war eine Lebensdauer von eineinhalb Jahren. Doch SolACES lieferte über neun Jahre lang zuverlässig Daten zum extrem ultravioletten (EUV)-Spektrum der Sonne.

Zusammen mit anderen Messdaten bilden die SolACES-Daten heute die Basis für moderne Klimamodelle. Als vielleicht wichtigstes Ergebnis lieferte SolACES den Nachweis, dass der aktuelle Sonnenzyklus für die EUV-Strahlung im Vergleich zu den vorangegangenen Zyklen ein beträchtlich niedrigeres Energieniveau aufweist.

Wenn sich diese Tendenz fortsetzt und sich auch in den anderen Spektralbereichen zeigt, könnte dies ein Hinweis darauf sein, dass ein niedrigeres solares Aufheizen unserer Atmosphäre der erwarteten starken Erderwärmung wenigstens etwas entgegenwirken kann.

Eine Mission – drei Instrumente

Die Forschungsmission SOLAR umfasst drei wissenschaftliche Experimente zum Studium der Sonne: SOLSPEC aus Frankreich, das Schweizer SOVIM und SolACES von Fraunhofer IPM. Diese drei Experimente sollten – jedes in seinem Bereich – das Sonnenspektrum erfassen.

Ihre Aufgabe war es, den gesamten Energieeintrag der Sonne in unser Klimasystem zu bestimmen und von den von Menschen verursachten Klimaeinflüssen zu trennen. Nur auf Basis dieser sehr genauen Messwerte zur Sonnenstrahlung lässt sich mithilfe moderner Klimamodelle klären, wie die einzelnen Klimafaktoren zusammenwirken und zur Erderwärmung beitragen.

Herausforderung Weltraum

SolACES wurde für die Messung extrem ultravioletter (EUV)-Strahlung eingesetzt, die von der Atmosphäre absorbiert wird und sich daher nicht von der Erde aus messen lässt. EUV-Strahlung steht in direktem Zusammenhang mit der Sonnenaktivität und erlaubt damit Rückschlüsse auf den solaren Energieeintrag in unser Klimasystem.

Der stark variable EUV-Bereich ist messtechnisch äußert schwierig zu erfassen. Fraunhofer IPM entwickelte daher eine Methode, die es erlaubt, die weltraumtypische Degradation der Spektrometer zu korrigieren und somit die Schwankungen der Sonnenstrahlung hochgenau zu messen. Erstmals gelang es somit, EUV-Spektrometer im Weltraum kontinuierlich zu kalibrieren und so den Messfehler auf 10 Prozent zu begrenzen – eine bis dahin unerreichte Genauigkeit.

Diese Messgenauigkeit war ausschlaggebend dafür, dass die europäische Weltraumbehörde ESA die Laufzeit des Experiments zweimal auf insgesamt neun Jahre verlängert hat. Das Labor wird damit zum am längsten auf der ISS operierenden Forschungsexperiment.

SolACES setzt Standards

Genau an seinem 9. Geburtstag, am 15. Februar 2017, wurde SOLAR im Brüsseler Kontrollzentrum B.USOC jetzt feierlich deaktiviert. Zum Feiern gab es allen Grund: Zum einen wurden die Leistungsfähigkeit der Messsysteme und die Messmethode selbst kontinuierlich verbessert und an ein Optimum herangeführt. Zum anderen besitzt die Klimaforschung dank SOLAR nun einen in Quantität und Qualität noch nie dagewesenen Datensatz zur Sonnenaktivität.

Die Messungen werden daher weitergehen: In Zusammenarbeit mit dem renommierten Weltstrahlungszentrum in Davos soll dazu ein neues Messkonzept entwickelt werden. Dieses sieht vor, SolACES-Spektrometer mit hochpräzisen Total Solar Irradiance (TSI)-Detektoren zu kombinieren und so die etablierte Messmethode von SolACES für den gesamten Spektralbereich nutzbar zu machen.

http://www.livestream.com/esa/solar Video zur Deaktivierung von SOLAR im Kontrollzentrum B.USOC am 15. Februar 2017.

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Holger Kock Fraunhofer-Gesellschaft

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