Einmal Sonne und zurück

INVENT GmbH aus Braunschweig baut zentrale CFK-Komponenten für weltweit einzigartiges Ballon-Observatorium Sunrise III

Aufnahme einer Kamera der Ballonfahrt von Sunrise II [Quelle: MPS] (PresseBox) ( Braunschweig, )
Nach den erfolgreichen Missionen Sunrise I (2009) und Sunrise II (2013) soll in zwei Jahren - im Juni 2022 - die dritte Mission des weltweit größten Sonnenobservatoriums zwischen Himmel und Erde starten. Herzstück von Sunrise ist ein Teleskop, getragen von einem riesigen Heliumballon, der vom nordschwedischen Flugplatz für Höhenforschungsexperimente bei Kiruna starten und während seiner Reise Richtung Nordkanada etwa eine Woche lang die Sonne beobachten soll. „Angetrieben“ wird das Observatorium von den Polarwinden. Kurz vor der Landung trennen sich Ballon und Gondel und ein Fallschirm bringt das Teleskop wieder zur Erde zurück.

Die auf innovativen Leichtbau spezialisierte INVENT GmbH aus Braunschweig hat so genannte Primärstrukturen des Sunrise-Teleskops aus Kohlenfaserverbundwerkstoffen (CFK) produziert und auch für die dritte Sunrise-Mission diese Strukturen ausgeliefert. „Die besondere Herausforderung bei der Vorbereitung lag für uns darin, die zuvor für die ersten Missionen gefertigten Bauteile nicht nur zu überarbeiten oder zu ersetzen, sondern auch die gleiche Steifigkeit bei den neuen Wickelstrukturen zu realisieren. Denn unser wesentlicher Beitrag zum Teleskop für eine präzise Spiegelausrichtung ist das so genannte CFK Serrurier Fachwerk. Dieses nach dem amerikanischen Ingenieur Mark Serrurier benannte Fachwerk verbindet die Tragstrukturen von Primär- und Sekundärspiegel“, erläutert Stefan Steeger, Sunrise-Projektleiter bei INVENT, und ergänzt: „Es ist wunderbar, in einem Auftrag auch das Produktleben begleiten zu können. Die Expertise in Prüftechniken, Faserverbundfertigung und Lackiertechnik für Neufertigung als auch Instandsetzung haben wir in unseren Abteilungen mit Sunrise III unter Beweis gestellt.“

Das Ballon-Observatorium Sunrise III soll bis zu 35 Kilometer ‚kleine‘ Strukturen auf der Sonne sichtbar machen und unter anderem der Frage nachgehen, wie solare Magnetfelder diese Strukturen beeinflussen. Das Teleskop muss sich dazu jederzeit selbständig und präzise auf die Sonne ausrichten, denn bei einer Schieflage kann nicht genug Hitze abgeführt und das Teleskop so zerstört werden.

Die Sonne ist rund 150 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Ohne ihre Strahlen gäbe es auf der Erde kein Leben. Die Sonne bestimmt auch unseren Tag-Nacht-Rhythmus. „Zudem ist die Sonne sehr dynamisch und aktiv – sie lässt es brodeln, krachen und stürmen - mit Folgen, die bei uns zu Stromausfällen führen oder Satelliten lahmlegen können“, verdeutlicht Stefan Steeger. Das Sunrise-Observatorium ist für den Einsatz in der Stratosphäre ausgelegt: Es schwebt oberhalb der Erdatmosphäre und kann so auch ungefiltert das für die Wissenschaft interessante UV-Sonnenlicht untersuchen. Zudem kann Sunrise zur Zeit der Sonnenwende im Juni die Sonne mehrere Tage lang ohne Unterbrechung beobachten. Im Gegensatz zu einer Weltraummission kann das Teleskop mit seinen Messinstrumenten nach dem Flug geborgen, instandgesetzt oder verbessert werden und danach erneut starten.

Über SUNRISE
Bereits zweimal – im Juni 2009 und im Juni 2013 – hat ein internationales Konsortium unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen für jeweils sechs Tage lang die Sonne mit dem weltweit einzigartigen Sonnenobservatorium Sunrise erfolgreich untersucht: Mehr als 100 Publikationen sind nach Angaben des MPS bislang in referierten Journalen veröffentlicht worden. Sunrise ist insgesamt sechs Meter breit und sieben Meter hoch und wiegt zwei Tonnen. Das Observatorium besteht aus einer Gondel, dem Teleskop, einem Energieversorgungs- und Kommunikationssystem, zwei wissenschaftlichen Instrumenten und einem Lande- und Dämpfungssystem. An Bord von Sunrise III sollen im Juni 2022 drei Instrumente fliegen. Ziel auch der neuen Mission ist die Erforschung der grundlegenden physikalischen Prozesse des Magnetfelds und der Plasmaströmungen in der unteren Sonnenatmosphäre. Diese Prozesse sind zentral, um die magnetische Aktivität der Sonne besser zu verstehen. Sie regeln auch den Energietransport vom Inneren der Sonne zu ihren äußeren Schichten, wo die Energie in Form von Eruptionen und koronalen Masseauswürfen an den Weltraum abgegeben wird, was wiederum Auswirkungen auf die Erde hat.
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