Leistungsfähiges Weltraumwetter-Erkennungssystem bei der ESA in Entwicklung

SEISOP: Tracking space weather data
2 Februar 2007

Wenn ein Satellit auf Partikel mit hoher Energie oder auf ein anderes Phänomen des Weltraumwetters trifft, besteht die Gefahr, dass die Elektronik an Bord gestört und wissenschaftliche Instrumente beschädigt werden. In sehr seltenen Fällen kann sogar die Zerstörung des Satelliten die Folge sein. Ein leistungsfähiges System, das derzeit am ESOC entwickelt wird, soll in Zukunft eine effektive Beobachtung und Vorhersage solcher Phänomene liefern.

Die Sonnenaktivität beeinflusst das gesamte Sonnensystem auf vielfältige Weise, unter anderem entstehen bei Sonneneruptionen Ströme rasend schneller Energiepartikel sowie abrupte Ausbrüche schädlicher Röntgenstrahlung. Auch dringt kosmische Energiestrahlung aus anderen Teilen der Galaxie in unser Sonnensystem ein. Diese Phänomene sind vielfach für ein anormales Verhalten und die Alterung von Raumsonden und ihrer empfindlichen wissenschaftlichen Instrumente verantwortlich.

Large solar flare, 13 December 2006

Aber seit dem Frühjahr 2005 liefert SEISOP (Space Environment Information System for Operations), ein System zur Beobachtung und Vorhersage des Weltraumwetters, das derzeit im Europäischen Satellitenkontrollzentrum (ESA/ESOC) in Darmstadt entwickelt wird, dem als Gammastrahlen-Observatorium eingesetzten ESA-Satelliten Integral Weltraumwetterberichte, und dies annähernd in Echtzeit.

SEISOP wird in Kooperation mit dem ESA Space Weather Applications Pilot Project entwickelt und von der portugiesischen Task Force bei der ESA finanziert. Das System enthält eine Datenbank mit Aufzeichnungen über den Zustand von Raumsonden und Weltraumwetter-Beobachtungsdaten aus der ganzen Welt, in Verbindung mit hoch entwickelten Softwareanwendungen, die dem Integral-Flugkontrollteam Berichte, Warnmeldungen, Vorhersagen und Verlaufsdaten zur Verfügung stellen.

„Das Weltraumwetter wirkt sich auf vielfältige Weise auf Raumsonden aus. Es können Datenverluste ohne erkennbare Ursache, Änderungen an der Orbitdynamik und Qualitätseinbußen bei wissenschaftlichen Daten auftreten. Daher sind Aktualisierungen in Echtzeit unverzichtbar für die Entscheidung, wie lange die Instrumente während eines Gefahrenzeitraums abgeschaltet bleiben sollen“, erläutert Alessandro Donati, Leiter der Abteilung Advanced Mission Concepts and Technologies am ESOC.

Ein Teil der Weltraumwetterdaten wird von Raumsonden der ESA, der NASA und der NOAA (Wetter- und Ozeanbehörde der Vereinigten Staaten) erfasst, zahlreiche bodengestützte Institute und Einrichtungen steuern weitere Beobachtungsdaten bei. SEISOP gehört dem europäischen Weltraumwetter-Netzwerk SWENET an.

Mit SEISOP können die Kontrollteams für die Missionen im Voraus erkennen, wann sie Instrumente wie beispielsweise Star Tracker-Kameras abschalten, Systeme in einen „abgesicherten Modus“ herunterfahren oder andere Maßnahmen zum Schutz der empfindlichen Bordelektronik und der wissenschaftlichen Sensoren ergreifen sollten.

Zwar gibt es Instrumente, die mit Einrichtungen zum automatischen Abschalten während kritischer Zeiträume ausgestattet sind, doch sind das längst nicht alle, und es ist auch zeitaufwändig, ein solches Instrument nach einem automatischen Abschaltvorgang wieder in Betrieb zu setzen. Außerdem war es bisher schwer herauszufinden, wann die Strahlung nach einem Ereignis wie einer Sonneneruption wieder auf einen ungefährlichen Wert abgesunken war.

Im Laufe des Jahres 2007 wird SEISOP in die Betriebsentwicklungsphase eintreten, in der alle ESA-Missionen mit denselben notwendigen Weltraumwetter-Aktualisierungen versorgt werden sollen. „Wir gehen davon aus, dass wir dieses Jahr mit der Arbeit an der endgültigen Betriebsversion beginnen können. SEISOP hat das Potenzial, Warndienste nicht nur im Rahmen der ESA zur Verfügung zu stellen, sondern die Raumfahrtbehörden weltweit mit entsprechenden Daten zu versorgen, denn dem Weltraumwetter sind alle Raumfahrzeuge ausgesetzt“, sagt er abschließend.

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