Die Parker Solar Probe wird von Hypervelocity-Staub beschossen. Könnten sie Raumschiffe beschädigen?

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Es hat einen ziemlich großen Nachteil, sehr schnell zu fahren – wenn Sie von etwas getroffen werden, auch wenn es klein ist, kann es weh tun. Wenn also das schnellste künstliche Objekt aller Zeiten – das Parker Solarsonde – von Staubkörnern getroffen wird, die nur einen Bruchteil der Größe eines menschlichen Haares haben, richten sie dennoch Schaden an. Die Frage ist, wie hoch der Schaden ist, und könnten wir möglicherweise etwas daraus lernen, wie genau dieser Schaden entsteht? Nach neuen Forschungsergebnissen von Wissenschaftlern der University of Colorado in Boulder (UCB) lautet die Antwort auf die zweite Frage: Ja, das können wir tatsächlich.

Parker kreuzt auf seiner Bahn um die Sonne mit kühlen 180 km/s (400.000 mph) durch das innere Sonnensystem. Doch die Umgebung, durch die sie reist, ist alles andere als kühl – die Sonde braucht die Hilfe eines riesigen Hitzeschildes, damit die volle Kraft eines Sterns sein Inneres nicht komplett zerstört. Dieser Hitzeschild zeigt nicht immer in die Richtung, in die das Fahrzeug fährt, sodass er den empfindlichen Innenkörper nicht ständig vor Staubeinwirkungen schützen kann, von denen einige mit erstaunlichen 10.800 km/h (6.700 mph) passieren können.

Flying Into the Sun? NASA's Parker Solar Probe Mission

UT-Video über die Parker-Mission

Was passiert also, wenn dieser Staub auf das Raumschiff trifft? Normalerweise verdampfen die Körner zuerst und dann ionisieren sie, wodurch die Ionen und Elektronen, aus denen die Atome des Korns bestehen, getrennt werden, was zu einem Plasma führt. Diese Plasmen selbst erzeugen eine winzige Explosion, die nur eine Tausendstelsekunde dauert. Größere Körner können jedoch tatsächlich Ablagerungen erzeugen. Einige dieser Trümmer bestehen aus verdampftem Staub, aber einige davon könnten kleine Teile von Parker selbst sein, die von den Staubkörnern weggesprengt wurden.

Es gibt noch eine weitere Folge dieser Einschläge, die mit bloßem Auge nicht so sichtbar ist – sie stören das elektromagnetische Feld um die Sonde herum. Diese Störung nutzt Dr. David Malaspin vom Laboratory of Atmospheric and Space Physics an der UCB, um noch mehr über Parkers lokale Umgebung zu verstehen.

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How NASA's Parker Solar Probe Will Survive the Sun

NASA-Video, das Parkers Hitzeschild beschreibt.

Da es der Sonne näher ist als jedes andere künstliche Objekt, wird Parker ständig im Sonnenwind gebadet – einem Plasmastrom, der von der Sonne ausgeht. Plasma besteht aus elektrisch geladenen Ionen und Elektronen, hat also auch ein zugehöriges Magnetfeld. Jedes andere eingeführte Plasma, wie es aus den Staubkollisionen mit Parker resultiert, würde dieses Magnetfeld beeinflussen.

Parker verfügt über eine eigene Reihe von magnetisch empfindlichen Instrumenten, mit denen das Magnetfeld der Sonne überwacht werden kann. Aber sie sind auch hilfreich, um zu erkennen, wie das durch Parkers Kollisionen mit Staub erzeugte Plasma vom Sonnenwind mitgerissen wird. Während diese Daten helfen, einige der Umweltbedingungen der „Sternzeichenwolke“ – eine große Staubwolke in der Nähe der Sonne – könnten sie auch hilfreich sein, um zu verstehen, wie kleinräumige Ionisationsprozesse überall mit dem Sonnenwind interagieren. Das kann besonders nützlich sein, um die Wechselwirkung der Venus- oder Marsatmosphäre mit dem Sonnenwind zu modellieren.

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The First Results Of Parker Solar Probe's Visits To The Sun

Scott Manley untersucht die ersten Ergebnisse von Parkers Mission.

Als Teil dieser magnetischen Studie untersuchten die Forscher auch einige der Trümmer, die von der Sonde selbst gestoßen worden waren. In einigen Fällen befanden sich die Trümmer an nicht idealen Positionen – beispielsweise direkt vor einer Navigationskamera, was zu einem Streifen im Bild oder Sonnenlicht hinein zu reflektieren und die Sonde kurzzeitig zu desorientieren. Für eine Mission wie Parker, die ständig auf ihre Ausrichtung achten muss, damit sie nicht von der Sonne gebraten wird, könnte eine solche Desorientierung der gesamten Mission ein Ende setzen.

Im Moment hat Parker noch viel mehr zu tun. Seine Hauptaufgabe geht bis 2025, weitere fünfzehn Umrundungen um die Sonne sind geplant Spitze der Neun es wurde seit seinem Start im Jahr 2018 bereits fertiggestellt. Hoffentlich kann es die nächsten vier Jahre einsatzbereit bleiben und gleichzeitig neben seinen anderen Auszeichnungen den Titel „meist sandgestrahltes Raumfahrzeug“ behalten.

Erfahren Sie mehr:
UC Boulder – Winzige Körner, schwere Schäden: LASP-geführte Forschung zeigt, wie hochschnelle Staubeinschläge ein Raumfahrzeug beschädigen und seinen Betrieb stören können
APS – Schnelle Plasmaexplosionen und verbleibende Trümmerwolken, angetrieben von Staubeinschlägen mit Hypergeschwindigkeit auf die Parker Solar Probe: ein unbeabsichtigtes aktives Experiment in der inneren Heliosphäre
Weltraum.com – Hochgeschwindigkeits-Staubstöße verursachen Plasmaexplosionen auf der Parker Solar Probe
SciTechDaily – Hochgeschwindigkeits-Staubeinschläge auf ein Raumfahrzeug erzeugen Plasmaexplosionen und Trümmerwolken

Leitbild:
Künstlerisches Bild von Parker mit den Grafiken und Bildern, die mit der Studie verbunden sind.
Kredit – NASA / JHUAPL / LASP

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