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Donnerstag, 18.10.2018
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Felder, Teilchen und Phänomene

Die wissenschaftlichen Instrumente der Sonde

Um die Sonnenkorona so gründlich wie möglich erkunden zu können, ist die Parker Solar Probe mit vier Hauptinstrumenten ausgestattet. Zwei davon messen vor allem die Partikelströme im Sonnenwind und solaren Plasma, eines misst elektrische und magnetische Felder und Strahlung und das vierte besteht aus zwei Teleskopen, die hochaufgelöste Bilder der Korona und inneren Heliosphäre liefern sollen.

ISIS: Detektor für schnelle Teilchen


Das ISIS-Instrument (integrated Science Investigation of the Sun) ist der Hochleistungsdetektor unter den Partikelmessern. Denn dieser zweiteilige Detektor kann ein breites Spektrum von schnellen Elektronen, Protonen und schweren Ionen erfassen. "ISIS misst Teilchen in einem breiten Energiespektrum, von zehntausenden von Elektronenvolt bis zu hunderten Millionen Elektronenvolt", erklärt ISSI-Forschungsleiter David McComas von der Princeton University.

Das Experiment "Integrated Science Investigation of the Sun" (ISIS) und seine Funktionsweise


Ähnlich wie die gigantischen Detektoren in Teilchenbeschleunigern bestehen auch die Partikelsensoren von ISIS aus vielen übereinander liegenden Schichten, in denen die Teilchen bei ihrer Passage Signalspuren hinterlassen. Das erlaubt es, ihre Art, Geschwindigkeit, Richtung und Energie zu bestimmen. Die Forscher hoffen, mithilfe dieser Daten den Ursprung der verschiedenen Anteile des Sonnenwinds näher einzugrenzen.

FIELDS und SWEAP: Fahndung nach der Sonnenheizung


Besonders wichtig für die Lösung des Rätsels um die koronare Heizung sind die Instrumente FIELDS und SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons Investigation). Denn ihre Daten könnten verraten, ob Alfvén-Wellen, magnetische Rekonnexionen oder beide das Plasma der Sonnenkorona aufheizen.

Das FIELDS-Instrument besteht aus einer Kombination von Spannungsmessern, Magnetometern und Sensorantennen. Gemeinsam registrieren sie Stärke und Ausrichtung der elektrischen und magnetischen Felder in der Korona. FIELDS kann aber auch die Plasmadichte und dessen Fluktuationen ermitteln und Radiowellen detektieren. Sollten Alfvén-Wellen in der Korona am Werk sein, müsste das FIELDS-Experiment sie nachweisen. Aber auch explosive Kontakte von solaren Magnetfeldlinien und die dabei entstehenden Nanoflares müssten als abrupte Turbulenzen in diesem Feldmesser zu erkennen sein.

Der Probensammler des SWEAP-Instruments lugt hinter dme Hitzeschild hervor.

Der Probensammler des SWEAP-Instruments lugt hinter dme Hitzeschild hervor.

Das SWEAP-Experiment wird dem solaren Plasma und dem Sonnenwind am direktesten ausgesetzt sein. Denn zu ihm gehört der Probenbecher, der hinter dem Schutz des Hitzeschilds hervorragt. Zwei weitere Teilchendetektoren sitzen am Rumpf der Sonde. Mit ihnen sollen die häufigsten Teilchen des Sonnenwinds – Elektronen, Protonen und Heliumionen - gezählt, sowie ihre Dichte, Geschwindigkeit und Temperatur bestimmt werden. Weil diese Teilchen jeweils unterschiedlich auf Alvén-Wellen reagieren, könnte SWEAP deren Effekte erfassen.

WISPR: Bilder aus der Korona


Abgerundet wird die wissenschaftliche Nutzlast der Parker Solar Probe durch den Wide-field Imager for Solar PRobe (WISPR). Er besteht aus zwei Teleskopen, die hochaufgelöste Nahaufnahmen der Korona, der inneren Heliosphäre, aber auch von Plasmastrukturen, Schockwellen und anderen Phänomen in der Sonnenatmosphäre liefern werden.

Mit ihren Aufnahmen erhoffen sich die Forscher ein klareres Bild der dreidimensionalen Struktur und des Aufbaus der solaren Korona. "Die Parker Solar Probe wird Geschichte schreiben, aber sie hat auch das Potenzial, das Forschungsfeld der solaren Physik in eine ganz neue Richtung zu lenken", sagt Projektforscher Nour Raouafi vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University.
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Nadja Podbregar
Stand: 10.08.2018
 
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