Satellit "Ibex" Jäger des verbeulten Schutzschilds

Eine Zone am äußersten Rand des Sonnensystems schützt die Menschheit wie ein verformter Schild vor der gefährlichen Strahlung des Weltalls. Bislang ist über diese Region des Alls kaum etwas bekannt. Ein neuer US-Satellit soll das jetzt ändern.

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Es geht turbulent zu an der Grenze unseres Sonnensystems. Der Sonnenwind, ein schneller Strom aus geladenen Teilchen, trifft dort auf das Gas des interstellaren Raumes. Eine Million Tonnen Masse verliert die Sonne durch den Sonnenwind - pro Sekunde. Je weiter der Strom sich von unserem Zentralgestirn entfernt, desto langsamer wird er. Doch er trudelt nicht einfach aus, er wird abrupt abgebremst - im sogenannten Termination Shock, wo Temperaturen von fast 200.000 Grad Celsius entstehen und Schockwellen durch das heiße Plasma laufen.

Es ist ein blasenförmiger Schutzraum, der auf diese Weise entsteht und unser Sonnensystem einhüllt. Ein großer Teil der gefährlichen kosmischen Strahlung wird so in einer Zone abgeschirmt, die weit hinter dem Kuipergürtel mit seinen 70.000 Objekten liegt, zu denen auch Pluto gehört. Die Menschheit weiß nur wenig über die genauen Umstände des Phänomens, dem sie vermutlich ihre Existenz verdankt. Immerhin: Die Raumsonde "Voyager 1" war vor fast vier Jahren im Bereich des Termination Shocks, ihr Zwilling "Voyager 2" folgte dann im vergangenen Jahr - und durchquerte die turbulente Grenze gleich fünfmal, weil diese sich ähnlich wie Wellen am Strand immer hin- und herbewegt. Die beteiligten Forscher stellten ihre Erkenntnisse Ende vergangenen Jahres vor, in diesem Sommer folgte noch eine Veröffentlichung in "Nature".

Doch die beiden Messungen waren nur punktuell. "Wir haben Detailmessungen an zwei bestimmten Stellen, aber die Heliosphäre und ihre Randregionen sind räumlich und zeitlich sehr variabel", sagt Eberhard Möbius im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Zusammen mit Kollegen arbeitet der Physiker deswegen an einem neuen Späher, der das Bild vom Rand unseres Sternensystems in Gänze zeichnen soll. "Ibex" (Interstellar Boundary Explorer) heißt der kleine Satellit, der für seine Mission noch nicht einmal hinter den Pluto reisen muss, was viele Jahre dauert. Er erfüllt seine Aufgabe von einer komfortablen Position aus; er kreist um die Erde. Die Bahnhöhe von "Ibex" variiert zwischen 7000 und mehr als 300.000 Kilometern.

Damit fliegt der gerade einmal 41 Kilogramm schwere Flugkörper, der von der Nasa bezahlt wird, zumindest teilweise außerhalb der Magnetosphäre der Erde, die auf der Tagseite in etwa 60.000 Kilometern Entfernung vom Erdmittelpunkt endet, auf der Nachtseite unseres Planeten allerdings bis zu 600.000 Kilometer ins All reichen kann.

Um die eigentliche Himmelsbeobachtung wird sich "Ibex" nur während der Zeit kümmern, in der er außerhalb des Erdmagnetfelds unterwegs ist, weil die Messungen dann nicht verfälscht werden. In den restlichen Flugphasen hat der Satellit, der sich viermal in der Minute um die eigene Achse dreht, dann zum Beispiel Zeit für die Datenübertragung. Innerhalb eines halben Jahres soll das erste komplette "Ibex"-Bild fertiggestellt sein.

Los geht es nach aktuellem Stand im Oktober vom Kwajalein-Atoll der Marshall-Inseln mitten im Pazifik. Vom dortigen Buchholz Army Airfield wird dann eine Lockheed L-1011 abheben, an Bord eine "Pegasus"-Feststoffrakete mit "Ibex" in der Spitze. In zwölf Kilometern Höhe wird die Rakete abgeworfen und zündet nach fünf Sekunden freiem Fall. Elf Minuten später müsste der Satellit dann auf seiner Bahn sein, von wo aus er zwei Jahre lang Daten liefern soll.

Auf der Suche nach schnellen Atomen

Die Nasa verwendet ein Bild aus der Kunst, um die Funktionsweise des fliegenden Spähers zu erklären. Impressionistische Maler hätten ihre Bilder aus vielen kleinen Farbtupfern zusammengesetzt - und so soll es auch "Ibex" halten: Der Satellit werde den ständigen Fluss von schnellen Atomen aus dem Bereich des Termination Shocks nach und nach zu einem vollständigen Bild zusammensetzen.

Dazu hat er zwei Sensoren an Bord, einer von ihnen kümmert sich um Atome mit höherer Energie, der andere ist für weniger schnelle Teilchen zuständig. Die Atome entstehen in der turbulenten Zone, wenn Protonen, die entlang der Feldlinien des Magnetfeldes des Sonnenwinds reisen, mit Wasserstoffatomen des interstellaren Gases in Kontakt treten. Bei einem Ladungsaustausch zwischen dem Wasserstoffatom und Proton entsteht ein neutrales Atom, das sich in gerader Linie wieder in Richtung der Sonne bewegt, nur minimal beeinflusst durch die Gravitation.

In der Nähe der Erde können die Instrumente von "Ibex" dann die weit gereisten Atome registrieren - und nach und nach zu einem Bild zusammensetzen. Bereits jetzt ist klar, dass unser Sonnensystem eine Delle hat, denn die Abstände von der Sonne zum Termination Shock sind nicht in alle Richtungen gleich. "Voyager 1" erreichte die Zone in einem Abstand von rund 94 Astronomischen Einheiten (AE) zur Sonne, also etwa 14,1 Milliarden Kilometern. "Voyager 2" - die Sonde ist in einer anderen Richtung unterwegs - war schon in einer Entfernung von 84 AE dort, also nur 12,6 Milliarden Kilometern.

Im Idealfall hilft "Ibex", dass die Menschheit ihren verbeulten Schutzschild zum ersten Mal zu Gesicht bekommt. Physiker Möbius sagt: "Astronauten, die zum Mond oder Mars fliegen, haben nur die Heliosphäre als einzigen Schutz." Zweifellos eine gute Idee, den einmal besser kennenzulernen.



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