Solar Radio Physics
   Institute in General
   Events / Jobs
   Public Relations
   Research Groups
   Internal Pages
   Highlights
Search Telephone list Feedback Impressum Links
last change 2007 March 01, H. Önel
Solare Radiophysik - Forschungsbereich I en
 
[ AIP Home] [ Radiophysik Home ]

Weltraummissionen - STEREO

Solar TErrestrial RElations Observatory

STEREO ist eine Weltraummission der NASA, die aus zwei Satelliten mit annähernd identischer instrumenteller Ausstattung besteht. Je ein Satellit läuft der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne voraus, der andere folgt ihr. Diese Konfiguration ermöglicht ein dreidimensionales Bild der Sonnenatmosphäre und des Weltraumes zwischen Sonne und Erde.

Auf diese Weise lassen sich räumliche Strukturen in der Korona untersuchen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf koronalen Massenauswürfen (coronal mass ejections, CMEs). CMEs sind mit erhöhter Emission energiereicher Teilchen (Protonen und Elektronen) verbunden, und können beim Auftreffen auf die Magnetosphäre der Erde erdmagnetische Stürme auslösen. Die energetischen Teilchen können Satelliten schädigen, und auch Astronauten in Gefahr bringen, die sich außerhalb der Magnetosphäre der Erde z.B. auf dem Weg zum Mond oder Mars befinden. Durch erdmagnetische Stürme können Navigationssysteme gestört und starke Ströme in Hochspannungsleitungen und Pipelines induziert werden. Diese Solar-Terrestrischen Beziehungen werden unter dem Begriff "Weltraumwetter" (space weather) zusammengefasst.

STEREOs wissenschaftliche Ziele sind:

  • Die Ursache und den Mechanismus der Entstehung von CMEs zu verstehen

  • Die Ausbreitung von CMEs durch die Heliosphäre zu beschreiben

  • Mechanismen und Orte zu entdecken, an denen Teilchen in der unteren Korona und im interplanetaren Raum beschleunigt werden

  • Das Verständnis des Sonnenwindes zu verbessern

Die Instrumente von STEREO
Um die physikalischen Vorgänge bei der Entstehung und der Ausbreitung von CMEs zu verstehen und die oben genannten Ziele zu erreichen, sind die STEREO-Satelliten sind mit einer Reihe von Instrumenten ausgestattet, die die Sonne im sichtbaren und ultravioletten Licht beobachten, Radiostrahlung registrieren, hochenergetische Teilchen registrieren, und die Zusammensetzung des Plasmas in CMEs untersuchen. Die Instrumente sind in folgenden Gruppen zusammengefasst:
  • SWAVES (STEREO/WAVES) besteht aus Radioempfängern, die eine Verfolgung von solaren Radiostrahlungsausbrüchen von der Korona bis zur Erdbahn ermöglichen. SWAVES deckt hierzu den Frequenzbereich von 16 MHz - 40 kHz ab und ermöglicht die Bestimmung der Intensität, Richtung, und räumlicher Ausdehnung der Quelle. Ferner enthält es Empfänger für elektromagnetische Wellen im Bereich der lokalen Plasmafrequenz, von 10 - 40 kHz, die die unmittelbare Umgebung der Raumsonden untersuchen. Außerdem gibt es Empfänger auf 50 MHz, die bodengebundene Beobachtungen unterstützen, und Time Domain Samplers zur Bestimmung des elektrischen Feldvektors.
  • SECCHI (Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation) beobachtet die Sonne und die Heliosphäre Teleskopen für sichtbares und ultraviolettes Licht. SECCHI besteht aus zwei Weißlichtkoronographen, einem heliosphärischen Imager, und einem EUV- (extremes Ultraviolett) Imager. Diese Instrumente untersuchen die dreidimensionale Entwicklung von CMEs von ihrer Entstehung in der Sonnenkorona über ihre Reise durch das interplanetare Medium bis zu ihrem möglichen Eintreffen auf der Erde.
  • IMPACT (In-situ Measurements of Particles and CME Transients) untersucht die Verteilungsfunktion von Elektronen im Sonnenwind in drei Dimensionen, hochenergetische Elektronen und Ionen, und den magnetischen Feldvektor. Damit ermöglicht IMPACT Beobachtungen von CMEs, wenn sie die STEREO-Satelliten passieren.
  • PLASTIC (PLAsma and SupraThermal Ion Composition) untersucht die Eigenschaften von Protonen, Helium-Ioinen (Alpha-Teilchen), und schweren Ionen. Auf diese Weise lassen sich die Verteilungen von Ionenmassen und -ladungszuständen in CMEs untersuchen, und Rückschlüsse auf ihre Entstehung ziehen.
Die Beteiligung des AIP
Die Beteiligung des AIP bezieht sich auf das Instrument SWAVES. Da Radiowellen mit einer Frequenz von weniger als 10 MHz die Ionosphäre der Erde nicht durchdringen können, sind die Daten dieses Instruments eine ideale Ergänzung von bodengebundenen Beobachtungen. Da die Frequenz von solarer Radiostrahlung mit der Höhe der Quelle in der Sonnenatmosphäre abnimmt, ermöglichen SWAVES-Beobachtungen Untersuchungen der oberen Korona und ihres Übergangs in den interplanetaren Raum.

Beobachtungen solarer Radiobursts mit SWAVES auf den beiden STEREO-Satelliten ("Ahead" und "Behind") vom 18.1.2007

Beobachtungen solarer Radiobursts mit SWAVES auf den STEREO-Satelliten ("Ahead" und "Behind") vom 18. Jan. 2007.

Um die physikalischen Prozesse beim Start und der Ausbreitung eines CMEs zu verstehen, ist es sehr hilfreich die Radiodaten mit den Daten anderer Instrumente zu kombinieren. Ein Beispiel für diese ergänzenden Daten sind bodengebundene Radiodaten bei höheren Frequenzen, wie sie mit dem Observatoriums für Solare Radioastronomie in Tremsdorf gewonnen werden. Sie ermöglichen die Untersuchung der frühen Phase des CMEs in unteren Schichten der Korona. Noch tiefere Atmosphärenschichten sind optischen Beobachtungen zugänglich, z.B. die Chromosphäre in H-alpha. Ein weiteres Beispiel sind Daten von Teilchendetektoren auf STEREO. Da CMEs Geschwindigkeiten größer als die lokale Schall- oder Alfvengeschwindigkeit aufweisen, sind sie mit Stoßwellen verbunden, die zur Beschleunigung von Elektronen und Protonen führen. Die Elektronen sind dabei auch für die Emission von Radiowellen verantwortlich, doch der direkte Nachweis der Teilchen ermöglicht tiefergehende Erkenntnisse der Struktur des CME.

Die Aufgabe unserer Arbeitsgruppe besteht darin, Analysetools für die gemeinsame Auswertung der Daten von SWAVES und weiteren Quellen wie den oben aufgelisteten zu entwickeln. Dadurch wird die Auswertung dieser Beobachtungen wesentlich vereinfacht.