Das Solar Dynamics Observatory verfügt über einen Helioseismic and Magnetic Imager (HMI), eine Atmospheric Imaging Assembly (AIA), ein Experiment zur extremen ultravioletten Variabilität (EVE) sowie Solar-Arrays und Antennen mit hoher Verstärkung.
(Bild: © NASA.)
Das Solar Dynamics Observatory ist ein NASA-Raumschiff, das 2010 gestartet wurde, um Sonnenflecken und Sonnenaktivität auf ihrem Höhepunkt im Jahr 2013 als Teil des 11-Jahres-Zyklus der Sonne einzufangen. Der Satellit zeichnet kontinuierlich hochauflösende Ansichten der Sonnenatmosphäre im Detail auf, die noch nie zuvor gesehen wurden.
Die NASA beobachtet nicht nur einfach die Sonne, sondern nutzt dieses Observatorium auch, um die Sonnenaktivität besser vorhersagen zu können. SDO soll Einblicke in die Struktur des Magnetfelds der Sonne sowie in die Übertragung von Energie von der Sonne in den Weltraum geben.
Bisher hat SDO hochauflösende Ansichten von Sonneneruptionen aufgenommen, mehr Informationen zur Vorhersage der magnetischen Aktivität geliefert und sogar zwei Planeten - Venus und Merkur - aufgenommen, die über das Gesicht der Sonne (aus der Perspektive der Erde) fliegen.
Eine IMAX-Ansicht
SDO ist die erste Sonde des Living With a Star-Programms der NASA. Die Sonne ist eine unschätzbare Energie- und Wärmequelle für den Planeten. Seine Variabilität kann jedoch zeitweise Probleme verursachen. Ein großer Sonnensturm kann beispielsweise Stromleitungen oder Kommunikationssatelliten ausschalten. Das Hauptziel des Programms ist es daher zu verstehen, warum die Sonnenenergie variiert und wie sie die Erde beeinflussen kann.
Ein Instrument an Bord ist die Atmospheric Imaging Assembly, mit der Bilder der Sonne in IMAX-Auflösung aufgenommen werden können. Mit hochauflösenden Bildern, die alle 10 Sekunden in den meisten der 10 verfügbaren Wellenlängen verfügbar sind, können Wissenschaftler die Korona überwachen und Änderungen feststellen - unabhängig von der Temperatur. Die kontinuierlichen Beobachtungen sollten mehr Informationen über die Ursachen von Sonneneruptionen und koronalen Eruptionen liefern.
Die anderen Instrumente sind der Helioseismic and Magnetic Imager, der elektrische Ströme und magnetische Aktivitäten in der Korona verfolgen kann, und das Extreme Ultraviolet Variability Experiment, das die ultravioletten Sonnenemissionen überwacht.
Das Raumschiff hatte ursprünglich eine Lebensdauer von fünf Jahren, hat jedoch einen Sonnenzyklus von 11 Jahren überschritten und zeigte ab Mitte 2018 noch eine gute Leistung.
Start und erstes Jahr im Weltraum
Der Bau und Start von SDO kostete 850 Millionen US-Dollar. Der Satellit wurde am 11. Februar 2010 an Bord einer Atlas V-Rakete von der Cape Canaveral Air Force Station in Florida in den Weltraum geschleudert. Von dort aus befand sich der Satellit in einer geneigten geosynchronen Umlaufbahn, die jeden Tag einen achtköpfigen Pfad über der Erde verfolgt, während er die Sonne beobachtet.
"Die geneigte geosynchrone Umlaufbahn von SDO wurde ausgewählt, um kontinuierliche Sonnenbeobachtungen zu ermöglichen und eine außergewöhnlich hohe Datenrate durch die Verwendung einer einzigen dedizierten Bodenstation zu ermöglichen", so die Website des Solar Dynamics Observatory.
Die Controller waren erstaunt darüber, was SDO in seinem ersten Beobachtungsjahr hervorgebracht hat, insbesondere über die Ansichten der Sonnenkorona. Normalerweise ist dieser Teil der Sonne während der Sonnenfinsternisse am besten sichtbar, aber mit SDO konnten Wissenschaftler beobachten, was die Korona von ihrer Spitze bis zur Sonnenoberfläche tat.
"Die Wissenschaft nimmt wirklich Fahrt auf und es ist sehr aufregend, alle Fähigkeiten der Instrumente herauszufinden", sagte Phil Chamberlin, stellvertretender Projektwissenschaftler der SDO am Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md., 2011 gegenüber Space.com.
Die Mission hat meine Erwartungen bisher definitiv übertroffen - und meine Erwartungen waren anfangs hoch. "
Sonnenmaximum, Venus und Tornados
Als sich die Sonne 2013 dem Sonnenmaximum näherte (wenn die Sonnenaktivität am höchsten ist), begannen die Fähigkeiten von SDO für Astronomen wirklich zu leuchten. Eine Mai-Sonneneruption wurde in hoher Auflösung aufgenommen, wobei Bilder in mehreren Wellenlängen das Ausmaß des Prominenzausbruchs zeigten. Die Fackel wurde jedoch als mittelgroß angesehen, was bedeutete, dass spektakulärere Eruptionen vor den Kameras auftreten konnten.
Mit dem Blick von SDO auf die Sonne kann alles, was davor vorbeigeht, auch mit der Kamera erfasst werden. Ein bemerkenswertes Beispiel war die Venus, die vom 5. bis 6. Juni 2012 (aus der Sicht der Erde) über die Sonne wanderte. Das Ereignis ist vorhersehbar, aber äußerst selten. Der letzte Transit zuvor war im Jahr 2004, aber der nächste wird erst 2117 stattfinden. Im Jahr 2016 hat SDO auch Quecksilber gefangen, das über das Gesicht der Sonne geht. Der nächste Transit findet am 11. November 2019 statt.
Im Jahr 2016 hat SDO einen solaren "Tornado" eingefangen, der fünfmal breiter als die Erde war und sich über die Sonnenoberfläche bewegte - sowohl in Bildern als auch in Videos. Zu der Zeit sagte die NASA, dies sei wahrscheinlich das erste Mal, dass ein Video von der Aktivität aufgenommen wurde.
Der Solartornado wurde durch das Magnetfeld der Sonne geformt; Tornados auf der Erde treten dagegen aufgrund von Windaktivität auf. Es bewegte sich auch viel schneller; Wissenschaftler schätzten, dass der Tornado der Sonne mit einer Geschwindigkeit von bis zu 300.000 km / h wirbelte, während ein Erdsturm normalerweise nicht schneller als 483 km / h ist.
Weitere dieser Plasma-Tornados wurden von SDO erfasst, beispielsweise Ende 2015. Durch die Beobachtung solcher Ereignisse erhalten Wissenschaftler einen besseren Einblick in die zugrunde liegenden Mechanismen der Plasmaproduktion der Sonne.
Langzeitbeobachtungen
Die langfristigen Sonnenbeobachtungen von SDO zeigen Wissenschaftlern auch, wenn etwas anderes passiert. Zum Beispiel gab es im Juni 2011 einen koronalen Massenausstoß, der eine immense Menge Plasma oder überhitztes Gas ausstieß. Wissenschaftler veröffentlichten 2014 Ergebnisse, die besagten, dass sie beobachteten, wie sich das Plasma auf ähnliche Weise in "Finger" der Materie aufspaltete, wie dies beim Krebsnebel, einem Supernova-Überrest, beobachtet wurde. Dies war eine ungewöhnliche Gelegenheit, das sogenannte Rayleigh-Taylor-Phänomen in großem Maßstab zu untersuchen.
Ebenfalls im Jahr 2014 beobachteten Wissenschaftler, wie sich Magnetfeldlinien schleifen und einen Ausbruch in der Sonnenatmosphäre verursachen. Das von SDO aufgenommene hochauflösende Filmmaterial bestätigte eine seit Jahren geltende Theorie. Diese Art von Beobachtungen wird es einfacher machen, vorherzusagen, wo große Fackeln auftreten, was die Infrastruktur auf der Erde besser schützen könnte, sagten Wissenschaftler zu der Zeit.
SDO hatte 2016 kurzzeitig eine Panne, als es nicht sofort wieder in den Wissenschaftsmodus zurückkehrte, nachdem es den Mond am 2. August vor der Sonne vorbeiziehen sah. Die NASA holte die Instrumente des Raumfahrzeugs innerhalb einer Woche zurück. Im selben Jahr hat SDO auch Aufnahmen eines "koronalen Lochs" (ein Gebiet mit weniger dichtem Material) in der Sonnenatmosphäre aufgenommen.
2017 veröffentlichte die NASA ein Video, das sieben Jahre Sonnenfleckenbeobachtungen durch SDO zeigt. Im selben Jahr nahm SDO an Beobachtungen der totalen Sonnenfinsternis teil, die im August über die Vereinigten Staaten fegte. SDO fotografiert regelmäßig alle Sonnenfinsternisse, einschließlich einer Teilfinsternis im Oktober 2017 und einer totalen Sonnenfinsternis an ihrem Startgeburtstag am 11. Februar 2018.
Am 6. September 2017 zeigte die Sonne, dass sie auch dann noch riesige Sonneneruptionen aussenden kann, wenn die Spitzenaktivität nicht erreicht ist. Es rülpste eine X9.3-Fackel aus, die stärkste seit 2006. In diesem November sah SDO auch ein kreisförmiges Filament - eine Wolke geladener Teilchen, die normalerweise als länglicher Strang erscheint. Die NASA sagte, der Fund sei wissenschaftlich nicht bemerkenswert, aber dennoch interessant, da es sich um eine seltene Ansicht handelt.
SDO hatte ein beliebtes Hühnermaskottchen namens Camilla Corona SDO, das regelmäßig an gesellschaftlichen Veranstaltungen der NASA teilnahm und sogar einmal eine Ballonfahrt zum Rand des Weltraums unternahm. Das Maskottchen wurde 2013 einer allgemeineren PR-Arbeit zugewiesen.
