Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

256 KAPITEL 5. DIE ERWEITERTE PERSPEKTIVE: CAWSES
vielleicht auch mal das eine oder andere einfache Plasmainstrument mit – aber das wars.
Trotzdem sind es gerade die langen, auf die äußeren Planeten gerichteten Missionen Pioneer
[499] und Voyager [476], die uns heute die einzigen Informationen über den interplanetaren
Raum jenseits der Planeten liefern können.
§ 839 Der geringe Enthusiasmus für das interplanetare Medium ist nicht in mangelndem Interesse
begründet: bereits vor den ersten Satelliten hat man aus den im Vergleich zur Dauer
des Flares viel zu langen Zeitprofilen solarer Teilchen auf der Erde geschlossen, dass diese
Teilchen sich nicht direkt in Richtung auf die Erde ausbreiten sondern durch das interplanetare
Medium diffundieren. Auch wusste man bereits von dem etwas befremdlichen Verhalten
des Geigerzählers auf den frühesten amerikanischen Satelliten das sich Teilchen und Plasmen
‘seltsam’ verhalten können. Unter diesen Gesichtspunkten wäre eine genaue Untersuchung
des Plasmas im interplanetaren Raum nahe liegend gewesen.
§ 840 Die Messung von Teilchen und Plasma ist stets in-situ Messung, d.h. es werden die entsprechenden
Größen am Ort des Raumfahrzeugs bestimmt. Plasma und Raumfahrzeug bewegen
sich relativ zueinander: zum einen, da der Sonnenwind radial expandiert, zum anderen, da
sich das Raumfahrzeug auf seinem Orbit bewegt. Jede Veränderung gemessene Änderung in
Plasmaparametern kann daher durch eine lokale zeitliche Änderung, eine räumliche Änderung
oder auf eine Kombination aus beiden bewirkt sein. Messungen an einem Punkt im Raum
sind daher schwer zu interpretieren – dies gilt nicht nur für den interplanetaren Raum sondern
genauso für die Magnetosphäre.
§ 841 Um die durch dieses Interpretationsproblem eingeführten Unsicherheiten zu verringern,
ist eine Messung an mehreren Punkten im Raum sinnvoll. Diese Idee hat man bereits
in der Mitte der 1970er realisiert: mit den beiden Helios Raumsonden [523, 524] zur Untersuchung
des interplanetaren Raumes. Die Sonden fliegen auf hochgradig elliptischen Bahnen
mit einem Perihel in der Nähe von 0.3 AU und einem Aphel bei 1 AU; die Umlaufzeit beträgt
ca. 180 Tage. Beide Sonden trugen nur Plasma-, Feld- und Teilcheninstrumente. Da
auf Instrumente im Optischen verzichtet wurde, war eine Ausrichtung des Satelliten nicht
erforderlich; die Stabilisierung konnte als Spinstabilisierung realisiert werden.
§ 842 Die wichtigsten Ergebnisse der Helios Missionen sind die Beobachtungen in der inneren
Heliosphäre sowie die Beobachtungen von zwei bzw. in Kombination mit einem erdgebundenen
Raumfahrzeug von drei Punkten im Weltraum. Inhaltlich wichtig waren die Identifikation
von Plasmawellen und -turbulenz als die Ursache der Teilchenstreuung im interplanetaren
Raum, die Beobachtung interplanetarer Stoßwellen sowie die Identifikation so genannter magnetischer
Wolken als den durch den interplanetaren Raum flügenden Plasmagebilden koronaler
Massenausstöße.
§ 843 Der International Sun Earth Explorer ISEE [440, 530, 531] basiert ebenfalls auf der
Vernwendung mehrerer Raumfahrzeuge zur Untersuchung der räumlichen und zeitlichen Variabilität
von Plasmen. Ziel ist das Verständnis magnetosphärischer Prozesse in Abhängigkeit
von Änderungen im Sonnenwind. Dazu befinden sich zwei der Satelliten, ISEE-1 und ISEE-
2, in der Magnetosphäre; der dritte Satellite, ISEE-3, dagegen befindet sich im Lagrange
Punkt und dient als Warnboje für die Störungen, die mit dem Sonnenwind herangetragen
werden. ISEE-3 wurde häufig zusammen mit den Helios-Raumsonden für Multi-Spacecraft
Untersuchungen solarer Ereignisse verwendet.
§ 844 Das Konzept der Beobachtung von verschiedenen Punkten aus wurde ursprünglich
auch bei Ulysses [474] aufgegriffen: alle bisherigen Missionen haben das interplanetare Medium
in der Ebene der Ekliptik untersucht. Ulysses wurde durch ein Swing-By Manöver am
Jupiter (siehe Abschn. 2.7.2 und Abb. 2.33) aus dieser Ebene in eine Bahn nahezu senkrecht
zur Ekliptik katapultiert. In der ursprünglichen Planung sollten zwei Raumsonden mit
unterschiedlichem Umlaufsinn in diese Bahn katapultiert werden, so dass sich zusammen
mit einer erdgebundenen Raumsonde wieder Dreipunkt-Beobachtungen ergeben hätten. Aus
Kostengründen wurde nur eine Raumsonde realisiert – diese hat aber dennoch die sehr unterschiedlichen
Plasmaeigenschaften in der Ekliptik und in hohen Breiten nachweisen können.
2. Juli 2008 c○ M.-B. Kallenrode