15.11.2018

Auf den Spuren geomagnetischer Stürme

Die NASA-Mission Magnetospheric Multiscale untersucht seit 2015 vom Erd-Orbit aus die Magnetosphäre unseres Planeten. Nun konnten dabei explosive Prozesse beobachtet werden, deren Energie selbst die Satellitenkommunikation beeinträchtigen kann, wie Weltraumscher/innen der ÖAW im Fachmagazin „Science“ berichten.

In einem Abstand von weniger als 20 Kilometern fliegen seit 2015 vier Forschungssatelliten durch den Orbit. Ihre Aufgabe: die Vermessung der Magnetosphäre unseres Planeten im Rahmen der NASA-Mission Magnetospheric Multiscale (MMS). Nachdem die Mission unter Beteiligung des Instituts für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in ihrer ersten Phase zunächst die Frontseite der Magnetosphäre erforscht hatte, wurde die Umlaufbahn der vier Satelliten vor rund einem Jahr geändert. Seither nehmen die Hightech-Geräte an Bord auch die Schweifseite ins Visier und konnten dabei jenen wichtigen plasma-physikalischen Prozess beobachten, der in der Fachsprache als magnetische Rekonnexion bezeichnet wird.

Hochexplosives Ereignis

„MMS verfolgt quasi wie durch ein Mikroskop dieses hochexplosive Ereignis, bei dem sich Magnetfeldlinien kreuzen und Elektronen aus dem Magnetosphärenschweif in Richtung Erde geschleudert werden“, erläutert Wolfgang Baumjohann, Direktor des ÖAW-Instituts und Co-Autor einer jetzt im Fachmagazin „Science“ zu MMS veröffentlichten Studie. So konnte dank des spezifischen Aufbaus der Mission etwa das Verständnis der magnetischen Rekonnexion deutlich vertieft werden, wie Rumi Nakamura, Gruppenleiterin am Institut und Co-Autorin der Studie, ausführt: „Dadurch, dass die MMS-Satelliten in einem Abstand von weniger als 20 km zueinander fliegen, haben wir nun erstmals auch auf der Nachtseite der Magnetosphäre die 3D-Struktur der Elektronendynamik abgebildet.“

Ein besseres Verständnis der magnetischen Rekonnexion ist nicht nur für die Weltraumforschung von großem Interesse. Denn die Folgen dieser Prozesse, die sich in winzigen Strukturen abspielen, sind umfassend: Die bei der Rekonnexion freigesetzte Energie verursacht geomagnetische Stürme, die nicht nur schöne Polarlichter erzeugen, sondern sowohl die Satellitenkommunikation stören als auch Astronauten gefährden können.

Partner der NASA

Zur MMS-Mission trägt das Institut für Weltraumforschung der ÖAW als größter nicht-amerikanischer Partner gleich in mehrfacher Hinsicht bei. Es hat die Leitung für die Potenzialregelung, mit der die elektrostatische Aufladung der Forschungssatelliten kompensiert wird und ist am Elektronenstrahlinstrument sowie am Digital FluxGate Magnetometer beteiligt. Damit können elektrische und magnetische Felder gemessen werden – für eine Mission zur Vermessung der Magnetosphäre ein Schlüsselbaustein.