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Text von Sina Löschke

Der Sonne entgegen

Am 8. Juni 2009 hob im schwedischen Kiruna ein außergewöhnlicher Ballon zu seinem Jungfernflug ab. Er trug anstelle eines Bastkorbes das Sonnenteleskop SUNRISE, mit dem Forscher des Max-Planck-Institutes für Sonnensystem- forschung hochauflösende Aufnahmen von der Sonne machen wollten - und zwar aus einer Höhe von 37 Kilometern. Welche Eiseskälte und Affenhitze während des Fluges auf die empfindliche Technik warteten und welche Vorsichtsmaßnahmen die Entwickler trafen, erzählt Projektleiter Dr. Peter Barthol im Interview




Dr. Peter Barthol arbeitet als Experimentalphysiker und Instrumenten- bauer am Max- Planck-Institut für Sonnensystem- forschung im nieder- sächsischen Katlenburg-Lindau. Er und sein Team plan- ten, rechneten und schraubten sechs Jahre lang, bis das SUNRISE- Teleskop zu seinem ersten Forschungsflug abheben durfte.  (Foto von: privat)
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Dr. Peter Barthol arbeitet als Experimentalphysiker und Instrumenten- bauer am Max- Planck-Institut für Sonnensystem- forschung im nieder- sächsischen Katlenburg-Lindau. Er und sein Team plan- ten, rechneten und schraubten sechs Jahre lang, bis das SUNRISE- Teleskop zu seinem ersten Forschungsflug abheben durfte.

GEOlino.de: Wer neue Forschungsgeräte entwickelt, braucht einen Plan oder eine Aufgabe, die dieses Gerät am Ende erfüllen soll. Wie lautete diese Vorgabe beim SUNRISE Teleskop?
Dr. Peter Barthol: Sunrise sollte helfen, Abläufe auf der Sonnenoberfläche besser zu durchschauen. Wir verstehen zum Beispiel noch immer nicht richtig, wie auf der Sonnenoberfläche Energie transportiert wird – zum Beispiel in die Korona, die ja mit einer Temperatur von bis zu eine Million Grad Celsius sehr heiß ist. Oder wie die Eruptionen oder magnetische Stürme entstehen, die auf der Erde die Polarlichter und andere Phänomene erzeugen. Man vermutet, dass Magnetfelder das verbindende Element sind zwischen dem, was auf der Sonnenoberfläche geschieht, und all dem, was weiter draußen passiert. Allerdings kann man die Magnetfelder in diesem Übergangsbereich schlecht messen. Wir versuchen deshalb, Plasmaströme und Magnetfelder direkt auf der Sonnenoberfläche zu messen. SUNRISE kann Temperaturen und Geschwindigkeiten von Gasströmen erkennen sowie die Stärke und Richtung von Magnetfeldern angeben. Kurz gesagt: Das SUNRISE-Teleskop ist gebaut worden, um in ganz hoher Auflösung zu studieren, was auf der Sonnenoberfläche passiert.

Wer schon einmal in den Urlaub geflogen ist, weiß, dass die Außentemperatur bei einer Reiseflughöhe von zehn bis 12 Kilometer etwa minus 50 Grad Celsius beträgt. SUNRISE ist dreimal so weit hinaufgestiegen. Was erwartete das Teleskop bei diesem Aufstieg?
Wenn der Ballon aufsteigt, geht er natürlich auch durch jene kalten Luftschichten, in denen die Flugzeuge fliegen. Wir haben SUNRISE im Oktober 2007 im US-amerikanischen New Mexico zu einem Testflug starten lassen. Dabei sind die Instrumente bis zu minus 40 Grad kalt geworden, die umgebende Luft sogar bis -80 Grad. In 37 Kilometern Höhe dagegen beträgt die Temperatur im Durchschnitt 20 Grad Celsius. Es ist theoretisch also genauso warm wie bei uns am Erdboden. Schwierig wird es allerdings, wenn man bedenkt, dass die Luft in dieser Höhe so dünn ist, dass man von den 20 Grad eigentlich nichts mehr merkt. Das heißt, die Luft kann das Teleskop nicht kühlen, wenn es von den Sonnenstrahlen aufgeheizt wird. Man kann die Temperatur in solchen Fällen nur beeinflussen, indem man eine Oberflächenbeschichtung wählt, welche die Absorption und Abstrahlung der Sonnenstrahlen kontrolliert. Denken Sie zum Beispiel an den Unterschied, ob ich bei Sonnenschein ein schwarzes oder weißes T-Shirt trage.

Erst Eiseskälte, dann Hitze - wie halten die Geräte solche Extremtemperaturen aus?
Wir haben nach Lösungen gesucht, die garantieren, dass sich die Instrumente zu jedem Zeitpunkt der Reise so fühlen, als wären sie auf dem Erdboden. Wir haben zum Beispiel eine beschichtete Folie benutzt, die so ähnlich ist wie jene, die Sanitäter bei Unfällen mit Brandopfern einsetzen. Eine Seite dieser Folie ist mit Aluminium bedampft, die andere ist normaler Kunststoff. Bringe ich diese Folie so an, dass die richtige Seite nach außen zeigt, strahlt sie Wärme ab und das Instrument heizt sich nicht auf. Falsch herum dagegen, brennt die Folie ab, weil sie zu heiß geworden ist. Beim Zuschneiden der Folie und bei den letzten Arbeiten in Schweden habe ich deshalb dreimal kontrolliert, ob alles stimmt.


 (Foto von: Scanpix Sweden/Reuters/Corbis)
© Scanpix Sweden/Reuters/Corbis
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Wie stark waren die Winde in 37 Kilometern Höhe?
Im Durchschnitt hatten wir Windgeschwindigkeiten von 15 bis 30 Knoten. Das entspricht 28 bis 56 Kilometern pro Stunde. Es gibt Monate, in denen die Winde nicht so stabil sind. Da wir das Gerät jedoch zurückhaben wollten, war die Frage, wie stabil und in welche Richtung die Winde wehen, ein wichtiges Kriterium.

Wie stark mussten Sie beim Bau des Teleskops die Sonne und deren Brennkraft berücksichtigen?
Wenn man einen Spiegel mit einem Durchmesser von einem Meter hat, funktioniert der wie ein Brennglas. Und jeder weiß, dass man schon mit kleinen Brenngläsern durchaus Papier entzünden kann. Der SUNRISE-Spiegel produziert auch einen solchen Brennfleck. Er misst 23 Millimeter im Durchmesser und liegt in der Mitte des Teleskops. Auf diesem Brennfleck sammelt sich die Energiemenge von ungefähr einem Kilowatt. Das entspricht in etwa dem, was wir auf einer heißen Herdplatte haben. Und auf die will niemand fassen. Damit das Instrument an dieser Stelle nicht verbrennt, haben wir hier eine spiegelnde Oberfläche angebracht, die das meiste Sonnenlicht wieder aus dem Teleskop herausgespiegelt. In dieser Spiegeloberfläche befindet sich jedoch ein kleines Loch von 2,5 Millimetern Durchmesser. Nur das Licht, das durch dieses Loch fällt, erreicht die Kamera und die Messinstrumente. Wir gucken uns mit dem Teleskop also etwa nur ein Zehntel des Sonnendurchmessers an. Anderenfalls wäre das Licht viel zu energiereich.

Wie werden die Bild-Daten gespeichert?
Wir verwenden eine Reihe ganz normaler Computer-Festplatten. Sie befinden sich in kleinen Druck-behältern, sodass sie während des Fluges unter den gleichen Druck-Bedingungen arbeiten können wie am Erdboden. Zusammen genommen speichern diese Festplatten eine Datenmenge von 2400 Giga-byte.




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