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Protecting space assets from high energy particles by developing European dynamic modelling and forecasting capabilities

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Prognosen für das Weltraumwetter

Da schon heute mehr als 1 000 Satelliten in Umlaufbahnen um die Erde unterwegs sind, ist es allerhöchste Zeit herauszufinden, wie man Sonnenstürme vorhersagen kann. Nun bietet ein neues europäisches System häufige und zuverlässige internetgestützte Prognosen, so dass die Satellitenbetreiber Maßnahmen ergreifen können, um ihre Satelliten vor den schädlichen Sonneneruptionsauswirkungen zu schützen.

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Denn die Satelliten mit ihrer Unmenge von Anwendungen sind sehr wertvoll, aber auch verwundbar. Ein ungewöhnlicher Ausstoß von der Sonne kann ohne Weiteres Dutzende Milliarden Euro Ausrüstungswert vernichten. Das EU-finanzierte Projekt SPACECAST (Protecting space assets from high energy particles by developing European dynamic modelling and forecasting capabilities) hat ein Echtzeitsystem bereitgestellt, das Weltraumstrahlungsrisiken beurteilt und den Schutz von Satelliten unterstützt, die zur Navigation, Telekommunikation und weiteren Dienstleistungen im Einsatz sind. Erstmalig ist es möglich, Strahlungswerte für einen ganzen Bereich verschiedener Umlaufbahnen zu prognostizieren. Dieser reicht von der geostationären Umlaufbahn bis zum Slot-Bereich einschließlich der mittleren Erdumlaufbahn. Das neue System kann hochenergetische Teilchenstrahlung im äußeren Strahlungsgürtel der Erde erfassen und vorhersagen. Mit Hilfe der beiden einzigartigen Prognosemodelle des Projekts stellt das System einen Risikoindex für Satellitenbetreiber zur Verfügung. Mit einer der wichtigsten Funktionen können die Strahlungswerte aus der Physik der Welle-Teilchen-Wechselwirkungen berechnet werden. Beobachtungen haben längst nachgewiesen, dass spezielle Typen elektromagnetischer Wellen von sehr niedriger Frequenz die Raumstrahlungswerte erhöhen oder verringern können. Diese Variationen werden nun in die Prognosemodelle eingebunden. Auf dieser Grundlage demonstrierten die Wissenschaftler, dass Chorus-Wellen die Elektronen auf sehr hohe Energien beschleunigen können und diese Beschleunigung in der geostationären Umlaufbahn stattfindet. Neben der Erkennung von hochenergetischen Teilchen stellt das System Echtzeitaktualisierungen für Elektronen von mittlerer Energie bereit. Diese können einen Satelliten statisch aufladen und somit möglicherweise Bauteile wie etwa Solarmodule beschädigen. Zuvor hatte sich die Bereitstellung derartiger Aktualisierungen als schwierig erwiesen. Den finnischen Partnern gelang das durch eine Anpassung aktueller Forschungsmodellen an den Echtzeitbetrieb, während gleichermaßen die elektrischen Wechselwirkungen des Sonnenwinds mit der Erdmagnetosphäre berücksichtigt wurden. Im Lauf des elf Jahre umfassenden Aktivitätszyklus der Sonne variiert die Zahl der mittelgroßen bis großen magnetischen Stürme von 15 bis 60 jährlich. Die Aktivität der Sonne erreichte 2014 ihren Höhepunkt, während im Jahr 2015 die Anzahl der erdmagnetischen Stürme abzunehmen begann. Das stündlich aktualisierte neue Prognosesystem wird nun zum Schutz der Satelliten vor diesen Stürmen beitragen.

Schlüsselbegriffe

Weltraumwetter, Satelliten, Sonnenstürme, hochenergetische Teilchen, Strahlung, Welle-Teilchen-Wechselwirkungen

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22 September 2017