Can’t stop won’t stop: Solar Orbiter shows the Sun raging on
The hyperactive sunspot region responsible for the beautiful auroras earlier in May was still alive and kicking when it rotated away . . .
ESA, 18 Jun. 2024
Nachrichten
Sun’s surprising activity surge in Solar Orbiter snapshot
See how the Sun changed between February 2021 and October 2023. As the Sun approaches the maximum in its magnetic activity cycle, we see more brilliant explosions, dark sunspots . . .
ESA, 13 Feb. 2024
Camera ‘hack’ lets Solar Orbiter peer deeper into Sun’s atmosphere
Scientists have used the ESA/NASA Solar Orbiter’s Extreme Ultraviolet Imager (EUI) in a new mode of operation to record part of the Sun’s atmosphere that . . .
ESA, 6 Sep. 2023
Solar Orbiter discovers tiny jets that could power the solar wind
The ESA/NASA Solar Orbiter spacecraft has discovered a multitude of tiny jets of material escaping from the Sun’s outer atmosphere.
ESA, 24 Aug. 2023
Zooming into the Sun with Solar Orbiter
Solar Orbiter’s latest images shows the full Sun in unprecedented detail. They were taken on 7 March, when the spacecraft was crossing directly between the Earth and Sun . . .
ESA, 24 Mar. 2022
Wo ist Solar Orbiter im Moment?
Sehen Sie sich die aktuelle Position mit einer interaktiven 3D-Visualisierung von ESA an.
Medien und Videos
Medienartikel
16 Jul. 2020. The Sun has never been photographed so close . . . read further in German . . . Tages Anzeiger
17 Jul. 2020. The first pictures have arrived . . . read further in German . . . Davoser Zeitung
Fernsehen/Videos
16 Jul. 2020. The first pictures from the Solar Orbiter satellite . . . SRF Swiss Television
Information
ESA-, NASA-, ULA-Webseiten
ESA Solar Orbiter Latest News
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NASA Solar Orbiter
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Kooperationspartner: EUI-Instrument
Centre spatiale de Liège (Liège, Belgium) (PI)
Institut d’Astrophysique Spatiale (Orsay, France)
Mullard Space Science Laboratory (Dorking, UK)
Royal Observatory of Belgium (Brussels, Belgium)
Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos (Switzerland)
Institut d’Optique (Orsay, France)
Katholieke Universiteit Leuven (Belgium)
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Berlin, Germany)
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (Göttingen, Germany)
Kooperationspartner: SPICE Instrument
Rutherford Appleton Laboratory (Didcot, UK)
Southwest Research Institute (Boulder, USA)
NASA Goddard Space Flight Center (Washington DC, USA)
Institut d’Astrophysique Spatiale (Orsay, France)
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Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Berlin, Germany)
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Ressourcen für Schulen
Solar Orbiter Informationsblatt No. 1 (auf Englisch)
Solar Orbiter Informationsblatt No. 2 (auf Englisch)
An SolO beteiligte Schweizer Institute/Firmen
PMOD/WRC
FHNW – Astroinformatics and Heliophysics, STIX website
Almatech
Apco Technologies
Art of Technology
Ateleris
Kögl Space
Syderal
Swiss Scientific Contact
Solar-Orbiter-Mission – Das Davoser PMOD/WRC fliegt zur Sonne
Was ist Solar Orbiter und was bezweckt diese Weltraum-Mission?
Solar Orbiter ist eine 2,5 x 3,1 x 2,7 m grosse und 1800 kg schwere Raumsonde der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Sie wird die Sonne in einem ähnlichen Abstand umkreisen wie Merkur, der sonnennächste aller Planeten. Die Solar-Orbiter-Expedition hat zum Ziel, die regelmässig auftretenden Sonneneruptionen in Form von riesigen Plasmablasen zu erforschen. Speziell im Fokus stehen die bislang unbekannten Polarregionen der Sonne. Mit an Bord der Raumsonde sind zehn Messinstrumente. Sie ermöglichen es, mittels Teleskopen und Kameras auf die Sonne zu schauen und das erste Mal in der Geschichte der Weltraumforschung Bilder der Sonnenpole zu übermitteln.
Was bringt uns diese Mission?
Die von der Sonne ausgehenden Eruptionen sind verantwortlich für das sogenannte Weltraumwetter. Dieses macht sich bei uns auf der Erde beispielsweise in Form von Polarlichtern bemerkbar. Das Weltraumwetter hat jedoch zuweilen auch negative Folgen: Sonnenstürme, die auf heftige Sonneneruptionen zurückgehen, können GPS, aber auch andere Technologien und elektrische Systeme stören, von denen unsere Zivilisation immer stärker abhängt. Lässt sich das Weltraumwetter genauer vorhersagen, lassen sich solche Ausfälle in Zukunft eher vermeiden. Solar Orbiter wird die wissenschaftlichen Zusammenhänge hinter dem Weltraumwetter erforschen und damit dazu beitragen, die Weltraumwetterprognose zu verbessern.
Wie und wann gelangt Solar Orbiter ins All?
Es braucht eine Rakete (Atlas V), um Solar Orbiter ins All zu befördern. Läuft alles nach Plan, schiesst sie die Raumsonde am 10. Februar um 05:03 Uhr MEZ von Cape Canaveral (Florida) aus mit einer Geschwindigkeit von 58’000 km/h in die Umlaufbahn – rund 60-mal schneller als ein durchschnittliches Passagierflugzeug. Da für einen solchen Start jedes Detail stimmen muss, kann die genaue Startzeit jedoch um Stunden, wenn nicht sogar Tage nach hinten verschoben werden.
Wer ist an der Mission beteiligt und wie lange dauert sie?
Die Idee zu Solar Orbiter entstand 1996. Seither arbeiten Wissenschaftlerinnen und -schaftler sowie Firmen aus 18 Ländern an der Mission. Die Messinstrumente werden rund drei bis vier Monate nach dem Start erste Daten liefern. Bis Solar Orbiter die definitive Umlaufbahn erreicht, dauert es jedoch rund anderthalb Jahre. Geplant ist, dass die Solar Orbiter rund sieben Jahre Daten aus dem All übermitteln wird.
Wie ist das PMOD/WRC an Solar Orbiter beteiligt?
Das PMOD/WRC in Davos war an der Konstruktion und dem Bau von zwei Instrumenten beteiligt, EUI (Extreme Ultraviolet Imager) und SPICE (Spectral Imaging of the Coronal Environment). EUI besteht aus drei Teleskopen mit Extrem-Ultraviolett-Kameras. Eines der Teleskope nimmt die ganze Sonne auf, die anderen zwei liefern hochaufgelöste Bilder von Feinstrukturen. SPICE erfasst ebenfalls einen bestimmten Bereich der Sonne, allerdings in verschiedenen Wellenlängen.
Gibt es neben dem PMOD/WRC auch noch weitere Partner aus der Schweiz, die an Solar Orbiter mitarbeiten?
Die Fachholschule Nordwestschweiz (FHNW) hat ein Röntgenteleskop entwickelt, das ebenfalls an Bord von Solar Orbiter sein wird. Beim Bau der Messinstrumente waren mit Almatec und RUAG auch zwei Industriepartner aus der Schweiz beteiligt.
Was sind die grössten Herausforderungen für Solar Orbiter?
Auf der Umlaufbahn der Solar Orbiter ist es SEHR heiss! An ihrem nächsten Punkt zur Sonne wird die Vorderseite der Raumsonde 500 °C erreichen. Das durchschnittliche Smartphone hört bereits bei Temperaturen zwischen 35 und 45 °C auf zu funktionieren! Ein riesiger Hitzeschild (3,2 x 2,4 m) schützt deshalb die aus sehr empfindlicher Elektronik und Optik gefertigten Messinstrumente. Das Material dieses Hitzeschildes ist Titan – das z. B. in den von der AO Foundation Davos entwickelten Gelenkprothesen verwendet wird – und ein spezielles Material namens SolarBlack. Dieses Material wird aus verbrannten Tierknochen gewonnen. Damit die Messinstrumente trotz dieses Hitzeschutzes Bilder der Sonne machen können, braucht es kleine Aussparungen im Schild, die zu gegebener Zeit mit Türchen freigegeben werden.
Neben der Gefahr des Verbrennens der Messinstrumente gibt es Vieles, das im Verlauf der Mission ebenfalls schieflaufen könnte, angefangen bei einer möglichen Explosion der Raumsonde beim Start bis hin zu einem Verfehlen der vorgesehenen Umlaufbahn oder einem Klemmen der Türchen im Hitzeschild.
Welche Fähigkeiten und Berufe sind bei einer Weltraum-Mission wie Solar Orbiter gefragt?
Wissenschaftlerinnen und -schaftler: Entwickeln international Instrumente, um die Geheimnisse der Sonne aufzudecken. Traditioneller akademischer Weg via Universitätsstudium, mit Spezialisierung auf Physik oder Mathematik, und dem Erlangen eines Doktortitels.
Elektronikingenieurinnen und -ingenieure: Entwerfen komplexe Elektronik, welche die von allen Instrumenten an Bord gesammelten Daten erfassen, verarbeiten und übertragen. Via Lehrabschluss in Elektronik mit anschliessendem Fachhochschulstudium oder Hochschulabschluss, z.B. in Elektronik oder Physik.
Maschinenbauingenieurinnen und -ingenieure: Entwerfen Konstruktionen, die die Erschütterungen während des Starts überstehen und die Instrumente während der gesamten Missionsdauer in präzisen Positionen halten. Via Lehrabschluss mit anschliessendem Fachhochschulstudium oder Hochschulabschluss in Maschinenbau.
Optik-Ingenieurinnen und -ingenieure: Entwerfen Teleskope, die kompakt genug sind, um auf eine Raumsonde zu passen und die Sonne direkt beobachten können, ohne zu erblinden. Oft mit einer auf Physik basierenden Ausbildung.
Software-Ingenieurinnen und -ingenieure: Entwickeln Software, die automatisch Millionen von Kilometern von der Erde entfernt in einer rauen Strahlungsumgebung zuverlässig laufen kann. Verschiedene Ausbildungswege möglich – in der Regel mit einem mathematischen, computerwissenschaftlichen, physikalischen oder ingenieurwissenschaftlichen Hintergrund.
Projektmanagerinnen und -manager: Stellen sicher, dass alle oben genannten Personen ihre Arbeit rechtzeitig und im Rahmen des Budgets erledigen und alle Teile des Systems gut zusammenarbeiten. Sie können jeden beruflichen Hintergrund aufweisen – vom technischen bis hin zum militärischen.
Source and credits: ESA, NASA, PMOD/WRC
Science Overview
Solar Orbiter is a mission dedicated to solar and heliospheric physics. It was selected as the first medium-class mission of ESA’s Cosmic Vision 2015 – 2025 Programme. The programme outlines key scientific questions which need to be answered about the development of planets and the emergence of life, how the Solar System works, the origins of the Universe, and the fundamental physics at work in the Universe.
Solar Orbiter is specially designed to always point to the Sun, and so, its Sun-facing side is protected by a sunshield. The spacecraft will also be kept cool by the positioning of special radiators, which will dissipate excess heat into space. The solar arrays and the communications system are inherited from the design of ESA’s BepiColombo mission to Mercury.
Solar Orbiter will carry a number of highly sophisticated, lightweight instruments, weighing a total of 180 kg. One suite consists of detectors meant to observe particles and events in the immediate vicinity of the spacecraft. These include the charged particles and magnetic fields of the solar wind, radio and magnetic waves in the solar wind, and energetic charged particles.
The other set of instruments will observe the Sun’s surface and atmosphere. The gas of the atmosphere is best seen by its strong emission of short-wavelength ultraviolet rays. Tuned to these will be a full-Sun and high-resolution imager and a high-resolution spectrometer. The outer atmosphere will be revealed by visible-light and ultraviolet coronagraphs that blot out the bright disc of the Sun. To examine the surface by visible light, and measure local magnetic fields, Solar Orbiter will carry a high-resolution magnetograph.
The suite of in-situ and remote-sensing instruments will significantly contribute to the following Solar Orbiter scientific themes:
- What drives the solar wind and where does the coronal magnetic field originate from?
- How do solar transients drive heliospheric variability?
- How do solar eruptions produce energetic particle radiation that fills the heliosphere?
- How does the solar dynamo work and drive connections between the Sun and the heliosphere?
In-Situ Instruments
EPD: Energetic Particle Detector
Principal Invest.: Javier Rodríguez-Pacheco, Univ. Alcalá, Spain
Collaborating countries (hardware): Spain, Germany, USA, ESA
EPD will measure the composition, timing and distribution functions of suprathermal and energetic particles. Scientific topics to be addressed include the sources, acceleration mechanisms, and transport processes of these particles.
MAG: Magnetometer
Principal Investigator: Timothy Horbury, Imp. College London, UK
Collaborating countries (hardware): UK
The magnetometer will provide in situ measurements of the heliospheric magnetic field with high precision. This will facilitate detailed studies into the way the Sun’s magnetic field links into space and evolves over the solar cycle; how particles are accelerated and propagate around the Solar System, including to the Earth; how the corona and solar wind are heated and accelerated.
Figure 1. Cross-section of Solar Orbiter showing the configuration of the 10 in-situ and remote-sensing scientific instruments.
RPW: Radio and Plasma Waves
Principal Investigator: Milan Maksimovic, LESIA, Observatoire de Paris, Meudon, France
Collaborating Countries (hardware): France, Sweden, Czech Republic, Austria
The RPW experiment is unique amongst the Solar Orbiter instruments in that it makes both in situ and remote-sensing measurements. RPW will measure magnetic and electric fields at high time resolution using a number of sensors/antennas, to determine the characteristics of electromagnetic and electrostatic waves in the solar wind.
SWA: Solar Wind Plasma Analyser
Principal Investigator: Christopher J. Owen, Mullard Space Science Laboratory, United Kingdom
Collaborating countries (hardware): United Kingdom, Italy, France, USA
The Solar Wind Plasma Analyser, SWA, consists of a suite of sensors that will measure the ion and electron bulk properties (including, density, velocity, and temperature) of the solar wind, thereby characterising the solar wind between 0.28 and 1.4 AU from the Sun. In addition to determining the bulk properties of the wind, SWA will provide measurements of solar wind ion composition for key elements (e.g. the C, N, O group and Fe, Si or Mg).
Remote-Sensing Instruments
EUI: Extreme Ultraviolet Imager
Principal Investigator: David Berghmans, Royal Observatory of Belgium, Brussels, Belgium
Collaborating countries (hardware): Belgium, United Kingdom, France, Germany, Switzerland
EUI will provide image sequences of the solar atmospheric layers above the photosphere, thereby providing an indispensable link between the solar surface and outer corona that ultimately shapes the characteristics of the interplanetary medium. EUI will also provide the first-ever UV images of the Sun from an out-of-ecliptic viewpoint (up to 34° of solar latitude during the extended mission phase).
METIS: Coronagraph
Principal Investigator: Marco Romoli, INAF – University of Florence, Italy
Collaborating countries (hardware): Italy, Germany, Czech Republic
METIS will simultaneously image the visible, ultraviolet and extreme ultraviolet emission of the solar corona and diagnose, with unprecedented temporal coverage and spatial resolution, the structure and dynamics of the full corona in the range from 1.4 to 3.0 (from 1.7 to 4.1) solar radii from Sun centre, at minimum (maximum) perihelion during the nominal mission. This is a region that is crucial in linking the solar atmospheric phenomena to their evolution in the inner heliosphere.
PHI: Polarimetric and Helioseismic Imager
Principal Investigator: Sami Solanki, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Göttingen, Germany
Collaborating countries (hardware): Germany, Spain, France
The Polarimetric and Helioseismic Imager, PHI, will provide high-resolution and full-disc measurements of the photospheric vector magnetic field and line-of-sight (LOS) velocity as well as the continuum intensity in the visible wavelength range. The LOS velocity maps will have the accuracy and stability to allow detailed helioseismic investigations of the solar interior, in particular of the solar convection zone.
SoloHI: Heliospheric Imager
Principal Investigator: Russell A. Howard, US Naval Research Laboratory, Washington, D.C., USA
Collaborating countries (hardware): USA
This instrument will image both the quasi-steady flow and transient disturbances in the solar wind over a wide field of view by observing visible sunlight scattered by solar wind electrons. It will provide unique measurements to pinpoint coronal mass ejections (CMEs).
SPICE: Spectral Imaging of the Coronal Environment
Principal Investigator: Not applicable – European-led facility instrument
Principal Investigator for Operations Phase: Frédéric Auchère, Institut d’Astrophysique Spatiale, Orsay, France
Collaborating countries (hardware): United Kingdom, Germany, France, Switzerland, USA
This instrument will perform extreme ultraviolet imaging spectroscopy to remotely characterize plasma properties of the Sun’s on-disc corona. This will enable matching in-situ composition signatures of solar wind streams to their source regions on the Sun’s surface.
STIX: X-ray Spectrometer/Telescope
Principal Investigator: Samuel Krucker, FHNW, Windisch, Switzerland
Collaborating countries (hardware): Switzerland, Poland, Germany, Czech Republic, France
STIX provides imaging spectroscopy of solar thermal and non-thermal X-ray emission. STIX will provide quantitative information on the timing, location, intensity, and spectra of accelerated electrons as well as of high temperature thermal plasmas, mostly associated with flares and/or microflares.
Source and credits: ESA, NASA, PMOD/WRC
PMOD/WRC-Beitrag: Die EUI- und SPICE-Instrumente
PMOD/WRC war am Bau der Instrumente EUI (Fig. 1) und SPICE (Figs. 2-3) an Bord von Solar Orbiter beteiligt. Die optische Bankstruktur des EUI wurde von APCO Technologies und PMOD/WRC gebaut. Das SPICE-Niederspannungsnetzteil wurde vom PMOD/WRC gebaut. Darüber hinaus wurde der SPICE Slit Change Mechanism von Almatech und die SPICE Contamination Door von APCO Technologies konstruiert, die beide von PMOD/WRC verwaltet werden.
Scientific Objectives
EUI will provide image sequences of the solar atmospheric layers above the photosphere, thereby providing an indispensable link between the solar surface and outer corona that ultimately shapes the characteristics of the interplanetary medium. EUI will also provide the first-ever UV images of the Sun from an out-of-ecliptic viewpoint (up to 34° of solar latitude during the extended mission phase).
EUI has an instrument suite composed of a Full Sun Imager (FSI) and two High Resolution Imagers (HRI). HRI and FSI have spatial resolutions of 1 and 9 arc seconds, respectively. The HRI cadence depends on the target and can reach sub-second values to observe the fast dynamics of small-scale features. The FSI cadence will be ~10 minutes in each passband, but can also achieve low cadences of ~10 s. The FSI works alternately in two passbands, 174 Å and 304 Å, while the two HRI passbands observe in the hydrogen Lyman a (1216 Å) and the extreme UV (174 Å).
SPICE is a high resolution imaging spectrometer operating at extreme ultraviolet (EUV) wavelengths, 70.4 – 79.0 nm and 97.3 – 104.9 nm. SPICE will perform extreme ultraviolet imaging spectroscopy to remotely characterise plasma properties of the Sun’s on-disc corona. This will enable matching in-situ composition signatures of solar wind streams to their source regions on the Sun’s surface.
The EUV wavelength region observed by SPICE is dominated by emission lines from a wide range of ions formed in the solar atmosphere at temperatures from 10000 to 10 Million Kelvin. SPICE will measure plasma densities and temperatures, flow velocities, the presence of plasma turbulence and the composition of the source region plasma. It will observe the energetics, dynamics and fine-scale structure of the Sun’s magnetised atmosphere at all latitudes.
Figur 1. EUI-Flight-Model.
Figur 2. SPICE-Türmechanismus.
Figur 3. SPICE-Energieversorgung.
Figur 4. SPICE-Flight-Model.
Kooperationspartner: EUI-Instrument
Centre spatiale de Liège (Liège, Belgium) (PI)
Institut d’Astrophysique Spatiale (Orsay, France)
Mullard Space Science Laboratory (Dorking, UK)
Royal Observatory of Belgium (Brussels, Belgium)
Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos (Switzerland)
Institut d’Optique (Orsay, France)
Katholieke Universiteit Leuven (Belgium)
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Berlin, Germany)
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (Göttingen, Germany)
Kooperationspartner: SPICE-Instrument
Rutherford Appleton Laboratory (Didcot, UK)
Southwest Research Institute (Boulder, USA)
NASA Goddard Space Flight Center (Washington DC, USA)
Institut d’Astrophysique Spatiale (Orsay, France)
Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo (Norway)
Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (Jena, Germany)
Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos (Switzerland)
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Berlin, Germany)
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (Göttingen, Germany)
An SolO beteiligte Schweizer Institute/Firmen
PMOD/WRC
FHNW – Astroinformatics and Heliophysics, STIX website
Almatech
Apco Technologies
Art of Technology
Ateleris
Kögl Space
Syderal
Source and credits: ESA, NASA, PMOD/WRC
Fakten zur Mission
| Start | 05:03 MEZ 10. Feb. 2020 (Cape Canaveral, USA) |
| Trägerrakete | Atlas V |
| Umlaufbahn | Perihel-Distanz zur Sonne: 42 x 106 km |
| Nominale Einsatzdauer |
Inbetriebnahme-Phase: bis 15. Jul. 2020 Cruise-Phase: 15. Jul. 2020 – Nov. 2021 Wissenschafts-Phase: Nov. 2021 – +4 Jahre |
| Erweiterte Einsatzdauer | bis 3 Jahre |
| Masse der Instrumenten-Nutzlast | 209 kg |
| Abmessungen (Satellit) | 2.5 x 3.5 x 2.7 m |
| Nutzlastleistung | 180 W |
| Finanzierung des PMOD/WRC | Swiss Space Office SSO / ESA PRODEX Program |
ESA-Informationsblätter
Solar Orbiter Fact Sheet No. 1
Solar Orbiter Fact Sheet No. 2
Source and credits: ESA, NASA, PMOD/WRC