Mit Interstellar den Weltraum erkunden

Als das vier Jahrzehnte alte Raumschiff Voyager 1 und Voyager 2 2012 bzw. 2018 in den interstellaren Raum eintrat, feierten Wissenschaftler. Diese mutigen Raumschiffe hatten bereits die 120-fache Entfernung von der Erde zur Sonne zurückgelegt, um die Grenze der Heliosphäre zu erreichen. Die Blase umgibt unser Sonnensystem, das vom Sonnenwind beeinflusst wird. Die Voyager entdeckten den Rand der Blase, ließen die Wissenschaftler jedoch viele Fragen darüber offen, wie unsere Sonne mit dem lokalen interstellaren Medium interagiert. Die Instrumente der Zwillingsreisenden liefern nur begrenzte Daten und lassen kritische Lücken in unserem Verständnis dieser Region.

Die NASA und ihre Partner planen nun, dass das nächste Raumschiff, das derzeit als interstellare Sonde bezeichnet wird, viel tiefer in den interstellaren Raum vordringt, 1.000 astronomische Einheiten (AU) von der Sonne entfernt, in der Hoffnung, mehr darüber zu erfahren, wie sich unsere heimische Heliosphäre gebildet hat und wie es entwickelt sich.

“Die interstellare Sonde wird in den unbekannten lokalen interstellaren Raum gehen, in den die Menschheit noch nie zuvor gelangt ist”, sagt Elena Provornikova, die Heliophysikerin der interstellaren Sonde vom Johns Hopkins Applied Physics Lab (APL) in Maryland. “Zum ersten Mal werden wir von außen ein Bild unserer riesigen Heliosphäre machen, um zu sehen, wie unser Haus im Sonnensystem aussieht.”

Provornikova und ihre Kollegen werden auf der Generalversammlung 2021 der Europäischen Geowissenschaftlichen Union (EGU) die Möglichkeiten der Heliophysik für die Mission erörtern.

Das von der APL geleitete Team, an dem rund 500 formelle und informelle Wissenschaftler, Ingenieure und Enthusiasten aus der ganzen Welt beteiligt sind, hat untersucht, welche Arten von Untersuchungen die Mission planen sollte. “Es gibt wirklich herausragende wissenschaftliche Möglichkeiten, die sich über Heliophysik, Planetenforschung und Astrophysik erstrecken”, sagt Provornikova.

Einige Rätsel, die das Team mit der Mission lösen möchte, sind: Wie das Plasma der Sonne mit interstellarem Gas interagiert, um unsere Heliosphäre zu erzeugen; was jenseits unserer Heliosphäre liegt; und wie unsere Heliosphäre überhaupt aussieht. Die Mission plant, “Bilder” unserer Heliosphäre mit energetisch neutralen Atomen aufzunehmen und vielleicht sogar “extragalaktisches Hintergrundlicht aus den frühen Zeiten unserer Galaxienbildung zu beobachten – etwas, das von der Erde aus nicht zu sehen ist”, sagt Provornikova. Wissenschaftler hoffen auch, mehr darüber zu erfahren, wie unsere Sonne mit der lokalen Galaxie interagiert, was dann Hinweise darauf geben könnte, wie andere Sterne in der Galaxie mit ihren interstellaren Nachbarschaften interagieren, sagt sie.

Die Heliosphäre ist auch wichtig, weil sie unser Sonnensystem vor hochenergetischen galaktischen kosmischen Strahlen schützt. Die Sonne bewegt sich in unserer Galaxie durch verschiedene Regionen im interstellaren Raum, sagt Provornikova. Die Sonne befindet sich derzeit in der sogenannten lokalen interstellaren Wolke, aber neuere Forschungen legen nahe, dass sich die Sonne möglicherweise zum Rand der Wolke bewegt und danach in die nächste Region des interstellaren Raums eintritt – von der wir nichts wissen. Eine solche Änderung kann dazu führen, dass unsere Heliosphäre größer oder kleiner wird oder dass die Menge der galaktischen kosmischen Strahlen, die in die Erde eindringen und zum Hintergrundstrahlungsniveau auf der Erde beitragen, geändert wird, sagt sie.

Dies ist das letzte Jahr einer vierjährigen “pragmatischen Konzeptstudie”, in der das Team untersucht hat, welche Wissenschaft mit dieser Mission erreicht werden kann. Ende des Jahres wird das Team der NASA einen Bericht vorlegen, in dem potenzielle wissenschaftliche Erkenntnisse, beispielsweise Instrumentennutzlasten sowie beispielhafte Raumfahrzeug- und Flugbahnentwürfe für die Mission aufgeführt sind. “Unser Ansatz ist es, das Menü zu erstellen, was in einer solchen Weltraummission getan werden kann”, sagt Provornikova.

Die Mission könnte in den frühen 2030er Jahren starten und würde ungefähr 15 Jahre dauern, um die Heliosphärengrenze zu erreichen – ein Tempo, das im Vergleich zu den Voyagern, die 35 Jahre brauchten, um dorthin zu gelangen, schnell ist. Das aktuelle Missionsdesign soll 50 Jahre oder länger dauern.

Provornikova wird am Montag, den 26. April, um 14:00 Uhr MESZ die neuesten Informationen zum Heliophysikplan der Interstellaren Sonde vorstellen.