Parker Solar Probe erreicht Rekordgeschwindigkeit nahe der Sonne
Die im Jahr 2018 ins All geschossene Sonde Parker Solar Probe zieht ihre Umlaufbahn um die Sonne immer enger. Der wichtigste Moment der Mission wird am 24. Dezember 2024 kommen. Die Sonde wird sich der Sonne auf die geringste Entfernung nähern und dabei eine Geschwindigkeit von 192 km/s erreichen.
Die ersten Fortbewegungsmittel des Menschen, die schneller waren als zu Fuß, waren von Pferden gezogene Kutschen sowie Boote, die durch Muskelkraft oder Wind angetrieben wurden. Mit der industriellen Revolution entstanden die ersten motorisierten Fahrzeuge. Schließlich wurden Flugzeuge gebaut, und einige Jahrzehnte später entwickelte man Raketen, die sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen können.
Um eine Sonde in eine Umlaufbahn zu bringen, muss das Fahrzeug auf etwa 7,9 km/s beschleunigt werden, um zum Mond zu fliegen; für den Mars benötigt man etwa 11,2 km/s, sofern keine Gravitationshilfe genutzt wird. Das schnellste von der Erde gestartete Fahrzeug war die Sonde New Horizons, die 2006 startete, Pluto besuchte und eine Geschwindigkeit von fast 17 km/s erreichte, wobei sie auf ihrem Flug die Gravitationsunterstützung von Jupiter nutzte.
Die Welt der irdischen Geschwindigkeiten und ein Rekord in der Nähe der Sonne
Auf der Erde erreichen wir deutlich geringere Geschwindigkeiten. Ein Kilometer pro Sekunde entspricht 3.600 km/h, mehr als die maximale Geschwindigkeit der meisten Kampfflugzeuge. Passagierflugzeuge fliegen mit etwa 1.000 km/h, auf Autobahnen sind 130 km/h erlaubt, und Hochgeschwindigkeitszüge erreichen etwa 300 km/h. Die Gehgeschwindigkeit eines Menschen beträgt hingegen ungefähr 5 km/h.
Raketen sind und bleiben die schnellsten Fortbewegungsmittel, da die Überwindung der Erdanziehung große Geschwindigkeiten erfordert. Unsere technologischen Möglichkeiten – vor allem der nach wie vor unverzichtbare Verbrennungsprozess, um schnell starken Schub zu erzeugen – sowie unser wirtschaftliches Potenzial setzen Grenzen, ähnlich wie zu Beginn des Raumfahrtzeitalters. In bestimmten Fällen können wir allerdings auf einen mächtigen Verbündeten zählen: die Gravitation.
Am 24. Dezember 2024 wird die Parker Solar Probe Sonde eine Geschwindigkeit von 192 km/s, also etwas mehr als 691.000 km/h, erreichen. Dann wird sie rekordverdächtig nah an der Sonne vorbeifliegen, in einer Entfernung von 6,1 Millionen km von der Photosphäre, der Schicht, die wir tagsüber sehen. Die Sonde befördert zwar keine Menschen, aber wenn wir uns mit dieser Geschwindigkeit in der Erdatmosphäre bewegen könnten (einmal abgesehen von Problemen wie Reibung, Beschleunigung oder Abbremsen sowie den tödlichen Überlastungen auf den Passagier), würden wir die Entfernung zwischen Warschau und New York in 35 Sekunden zurücklegen. Mit dieser Geschwindigkeit könnten wir auch innerhalb einer Stunde mehr als 17 Mal unseren Planeten umrunden.
Warum wurde die Parker Solar Probe gebaut?
Das Leben auf der Erde hängt von unserem Tagesgestirn ab. Das Verständnis seiner „Launen“, die die Beobachter von Polarlichtern erfreuen, ist in Zeiten digitaler Technologien, Satelliten auf der Erdumlaufbahn und geplanter bemannter interplanetarer Reisen von großer Bedeutung. Eines der rätselhaftesten Elemente der Sonne ist die Korona, also ihr äußerster Teil.
Der Mensch kann sie während totaler Sonnenfinsternisse mit bloßem Auge als zerfransten Rand sehen. Die Parker Solar Probe startete 2018 und drang drei Jahre später als erstes irdisches Fahrzeug in die Sonnenkorona ein, um sie vor Ort zu erforschen. Dieses Ereignis fand genau 60 Jahre nach dem Entstehen des Missionskonzepts statt. Die Sonde wurde zu Ehren von Eugene Parker benannt, der die Existenz des Sonnenwinds vorhergesagt hat. Eugene Parker verstarb 2022.
Bisher hat die Parker Solar Probe Sonde die Sonne 21 Mal umkreist. Sie hat die sogenannte Alfvénen-Oberfläche untersucht, den Ort, an dem der Sonnenwind entsteht, und gezeigt, wie unregelmäßig deren Form ist. Sie hat auch die Existenz einer Zone in der Nähe der Sonne nachgewiesen, in der interplanetarer Staub so stark erhitzt wird, dass er sublimiert und sich in Gas verwandelt.
Die Sonde untersuchte außerdem das Verhalten des Magnetfelds innerhalb der Korona und zeigte den Mechanismus der magnetischen Rekonnexion, der den Sonnenwind antreibt. Eine Umlaufbahn, die durch verschiedene Teile der Korona verläuft, erlaubte es, die komplizierten Bahnen aufzuzeigen, entlang derer sich Teilchen mit hoher Energie bewegen, bevor sie sich vom Stern entfernen. Bisher waren dies nur Theorien und Hypothesen. Die Daten der Sonde haben auch die mögliche Quelle des Meteoritenregens der Geminiden ermittelt, dessen Maximum Mitte Dezember erreicht wird.
Das schnellste Fahrzeug würde nicht zur Erde zurückkehren können
Bereits während ihres ersten Umlaufs um die Sonne erreichte die Parker Solar Probe eine Geschwindigkeit von 95 km/s und übertraf damit den vorherigen Rekord von 70 km/s, den die Sonde Helios-B aus den 70er Jahren hielt. Unser Heimatstern kann jedoch nicht einfach als Gravitationsschleuder für beliebige Missionen genutzt werden. Die Rekordgeschwindigkeit ist für eine die Sonnenoberfläche eng umschließende Umlaufbahn möglich, weshalb die Umlaufbahn der Sonde seit dem Start schrittweise verengt wurde. Das Manöver der Venus-Gravitationshilfe, das die Parker Solar Probe auf die engste in der Geschichte verzeichnete Sonnenumlaufbahn brachte, fand am 6. November 2024 statt.
Es ist wichtig zu wissen, dass die Geschwindigkeit der Sonde nicht konstant ist; sie beschleunigt sich am sonnennächsten Punkt der Umlaufbahn (Perihel) und verlangsamt sich erheblich, wenn sie sich von der Sonne entfernt. Wenn die Sonde den entferntesten Punkt ihrer aktuellen Umlaufbahn erreicht, bevor sie sich umdreht, um zur Sonne zurückzukehren und erneut Geschwindigkeit aufzubauen, wird sie sich mit etwa 12 km/s bewegen. Obwohl die Parker Solar Probe auf 192 km/s beschleunigt, bedeutet dies keineswegs, dass sie dann im Weltall verloren geht wie die von der Erde gestarteten Voyager-Sonden. Um dies zu ermöglichen, müsste die Sonde eine Geschwindigkeit von etwa 618 km/s relativ zur Sonne erreichen. Derzeit ist selbst die Rückkehr in die Nähe der Erde nicht möglich, es gibt aber auch keinen Bedarf dafür.
Was am 24. Dezember geschehen wird, bleibt bis Freitag, den 27. Dezember, ein Geheimnis. Dann wird die Verbindung mit der Sonde wiederhergestellt, und die Wissenschaftler können die ersten Daten abrufen. Nach etwa 88 Tagen, im März 2025, wird die Sonde erneut in die Nähe der Sonne zurückkehren und das mindestens noch einige Male wiederholen.
Geschwindigkeit ist relativ
Zum Schluss ist zu betonen, dass alle Geschwindigkeiten relativ zu einem bestimmten Bezugspunkt angegeben werden. Auch die Bewegungsrichtung ist wichtig. Wenn Sie sich gerade in Deutschland befinden, verleiht Ihnen die Erdrotation eine Geschwindigkeit von etwa 1.000 km/h, selbst wenn Sie in einem Sessel sitzen. Zusammen mit der Erde umkreisen wir die Sonne mit einer Geschwindigkeit von 30 km/s. Die Geschwindigkeiten, die von der Erde aus gestartete Sonden erreichen, werden normalerweise relativ zu unserem Planeten angegeben.
Die Geschwindigkeit der Parker Solar Probe wird relativ zur Sonne gemessen. Würden wir die resultierende Geschwindigkeit im Verhältnis zu noch größeren Strukturen bestimmen, wäre das Ergebnis überraschend. Das Sonnensystem umkreist das Zentrum der Milchstraße mit einer Geschwindigkeit von 230 km/s, und die Galaxie bewegt sich relativ zum Zentrum des Virgo-Galaxienhaufens noch schneller.
