First Light für SUNRISE III am Polarkreis

Links: Sunrise-Teleskop (Bild: MPS/A.Gandorfer). Mitte: Der von KIS entwickelte und hergestellte Sunrise Correlating-Wavefront-Sensor bei Tests im Labor. Rechts: Die neue leitungsgekühlte Elektronik mit geöffneter Abdeckung (Bild KIS)

Das ballongetragene 1m Sonnenteleskop SUNRISE III hat einen wichtigen Meilenstein erreicht: First Light am Startplatz in Schweden für das Teleskop und die verschiedenen Instrumente und der vom Leibniz-Instituts für Sonnenphysik (KIS) in Freiburg entwickelten neuen Bildstabilisierung.

Im Juni wird das 1m-Sunrise-Teleskop vom Esrange Space Center, der Ballon- und Raketenbasis der Schwedischen Raumfahrtagentur (SSC) in Kiruna (Schweden), abheben und zum dritten Mal in der Stratosphäre in einer Höhe von etwa 35 Kilometern entlang des Polarkreises in Richtung Westen fliegen. Während des Fluges von mehreren Tagen wird es einzigartige Messungen der Sonne vornehmen.

Ziel der Sunrise III-Mission ist die Untersuchung der äußeren Sonnenatmosphäre mit einer Reihe neuer Instrumente. In der Zwischenzeit bis zum Start bereiten die technischen und wissenschaftlichen Teams aus Deutschland, Spanien, Japan und den USA alle Systeme und die wissenschaftlichen Instrumente für ihre Mission vor. Bei den Startvorbereitungen und während des Flugs leisten die Wissenschaftler und Ingenieure des KIS in Kiruna umfangreiche Unterstützung.

Wie bei den bereits sehr erfolgreichen Flügen von SUNRISE I und II in den Jahren 2009 und 2013 wird das KIS wieder die Bildstabilisierung und den Autofokus (Correlating-Wavefront-Sensor, CWS) zur Verfügung stellen. Der technische Fortschritt erlaubte dem KIS-Team unter der Leitung des Projektwissenschaftlers Dr. Thomas Berkefeld mit einem neuen optischen und elektronischen Aufbau der Bildstabilisierung umfangreiche Verbesserungen. Um eine typische Gondelschwingung von einem Grad auf ein akzeptables Restschwingen von 0,005 Bogensekunden zu reduzieren (Faktor 700.000), wird ein zweistufiges System verwendet: Die grobe Bildstabilisierung wird durch eine vom Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, USA, gelieferte Teleskopgondel durchgeführt, die Feinstabilisierung erfolgt durch ein vom KIS entwickeltes System aus sehr schneller Kamera, Steuerrechner und Kippspiegel, welcher 8000 mal pro Sekunde das Bildwackeln korrigiert. Ein Restwackeln des Bildes von 0,005 Bogensekunden würde es einem Schützen erlauben, ein Ziel von 1cm Größe auf eine Entfernung von 400km zu treffen.

Auch die wissenschaftlichen Instrumente wurden verbessert und ergänzt: An Bord sind jeweils ein Spektropolarimeter für den ultravioletten (Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Göttingen), den sichtbaren (spanisches Konsortium) und für den nahen infraroten (National Ast-ronomical Observatory of Japan) Wellenlängenbereich des Lichts, mit denen die verschiedenen Schichten der Chromosphäre der Sonne und ihr Magnetfeld mit einer hohen zeitlichen Kadenz bei maximaler Bildschärfe untersucht werden können.

Im Sommer nördlich des Polarkreises zu fliegen ermöglicht ununterbrochene Beobachtungen für 24h am Tag (Mitternachtssonne). Es ist geplant, soweit möglich koordinierte gleichzeitige Beobachtungen mit anderen bodengebundenen- und Weltraumteleskopen durchzuführen, u.a. mit dem 1,5m Sonnenteleskop GREGOR des KIS auf Teneriffa, und damit die Beobachtungen von SUNRISE III wissenschaftlich zu ergänzen.

Da bei einer Flughöhe von 35km fast keine atmosphärischen Störungen wie Luftturbulenzen mehr auftreten, wird SUNRISE III eine optimale Bildqualität aufweisen. Die sogenannte räumliche Auflösung ist so hoch, dass ein Paar Autoscheinwerfer aus 5000km Entfernung als getrennt wahrgenommen würde. Weil die Ozonschicht größtenteils unterhalb von 35km ist, kann SUN-RISE auch im ultravioletten Wellenlängenbereich beobachten, was sonst nur mit wesentlich klei-neren und teureren Sonnenteleskopen vom Weltall aus möglich ist.

Das ballongetragene Sonnenobservatorium Sunrise III ist eine Mission des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS, Deutschland) und des Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL, USA). Maßgeblich an der Mission beteiligt sind ein spanisches Konsortium, das Nationale Astronomische Observatorium von Japan (NAOJ, Japan) und das Leibniz-Institut für Sonnenphysik (KIS, Deutschland). Das spanische Konsortium wird vom Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA, Spanien) geleitet und umfasst das Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), die Universitat de València (UV), die Universidad Politécnica de Madrid (UPM) und das Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Weitere Partner sind das Wallops Flight Facility Balloon Program Office (WFF-BPO) der NASA und die Swedish Space Corporation (SSC). Sunrise III wird von der Max-Planck-Förderstiftung, der NASA unter Grant #80NSSC18K0934, dem spanischen FEDER/AEI/MCIU (RTI2018-096886-C5) und einem „Center of Excellence Severo Ochoa“-Preis an das IAA-CSIC (SEV-2017-0709) sowie dem I-SAS/JAXA Small Mission-of-Opportunity-Programm und JSPS KAKENHI JP18H05234 unterstützt.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Thomas Berkefeld, Projektleiter, Thomas.Berkefeld@leibniz-kis.de

Prof. Dr. Svetlana Berdyugina, Geschäftsführende Direktorin Leibniz-Institut für Sonnenphysik, svetlana.berdyugina@leibniz-kis.de

Dr. Reiner Volkmer, Leiter der Gruppe Sonnenteleskope, Reiner.Volkmer@leibniz-kis.de, Tel.: 0761-3198-401

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