MagVector/MFX-2: Ein Planetenlabor auf der ISS

Das Magnetfeld der Erde
Das Magnetfeld der Erde
Bild 1/3, Credit: NASA.

Das Magnetfeld der Erde

Der Strahlenschutz der Erde und zahlreicher anderer Planeten wird durch einen Dynamo im Inneren der Himmelskörper angetrieben – einem metallischen Kern der von mehreren rotierenden Mantelschichten umgeben ist. Im tiefsten Inneren entsteht das Feld, das unsere Erde vor dem permanenten Beschuss durch hochenergetische Teilchen - dem Sonnenwind - und der kosmischen Strahlung bewahrt. Wie bei diesem "Schutzschild" unserer Erde staut sich das Feld vor dem Leiter auf der ISS auf und dünnt sich hinter ihm wieder aus.
Die Ionosphäre der Venus im Sonnenwind
Die Ionosphäre der Venus im Sonnenwind
Bild 2/3, Credit: Volker Schmid/DLR.

Die Ionosphäre der Venus im Sonnenwind

Die Ionosphäre der Venus im Sonnenwind.
MagVector/MFX-2: Ein Planetenlabor im Erdorbit
MagVector/MFX-2: Ein Planetenlabor im Erdorbit
Bild 3/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

MagVector/MFX-2: Ein Planetenlabor im Erdorbit

Die DLR-Infografik stellt das horizons-Experiment MagVector/MFX-2 mit den wichtigsten Daten und Fakten auf einen Blick vor.

Die Magnetfelder der Erde und zahlreicher anderer Planeten des Sonnensystems werden durch einen Dynamo im Inneren der Himmelskörper angetrieben - einem metallischen Kern, der von mehreren unterschiedlich schnell rotierenden Mantelschichten umgeben ist. So entsteht im tiefsten Inneren ein Magnetfeld, das unsere Erde vor dem permanenten Beschuss durch hochenergetische Teilchen unserer Sonne - dem sogenannten Sonnenwind - und der Strahlung aus dem Kosmos schützt. Doch viele Himmelskörper und Planeten wie beispielsweise unsere Nachbarplaneten Mars und Venus besitzen kein eigenes Magnetfeld. Dadurch kann das Magnetfeld der Sonne ungehindert auf deren Oberfläche oder Hochatmosphäre (Ionosphäre) treffen. In diesem Fall erzeugt die Ionosphäre als eine Art "elektrischer Leiter" mit dem Magnetfeld der Sonne eine Wechselwirkung: Das solare Magnetfeld reagiert mit den durch UV-Strahlung elektrisch aufgeladenen Atomen in der Ionosphäre. Die Ionosphäre verändert dabei den Ladungszustand ihres Planeten so stark, dass er von einem schlechten elektrischen Leiter zu einem sehr guten Leiter wird. Das verhilft den Planeten ohne eigenes Magnetfeld zu einem indirekten Schutz vor dem "Dauerfeuer" des Sonnenwindes und der Strahlung.

Mit MFX werden Oberflächen oder Ionosphären experimentell nachgestellt und untersucht. Auf der ISS herrschen ideale Bedingungen, um solche Phänomene zu studieren: Die Raumstation durchfliegt das Erdmagnetfeld mit 28.000 Kilometern pro Stunde. Dies kann in keinem Labor auf der Erde erzeugt werden. Das Technologieexperiment wurde bereits bei der Blue Dot-Mission von Alexander Gerst 2014 erfolgreich in Betrieb genommen und untersucht seither mit verschiedenen Einstellungen physikalische Grundlagen zu diesen Wechselwirkungen.

MagVector/MFX wurde von AIRBUS im Auftrag des DLR Raumfahrtmanagements mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) entwickelt und gebaut. Bei der horizons-Mission soll "MFX-2" mit erweiterter Sensorik und mit diversen Materialproben, zum Beispiel Nickel-Eisen-Meteoriten und Chondriten laufen. Dies gestattet eine höhere räumliche Auflösung. Mit der Erweiterung lassen sich modellhaft noch mehr Himmelskörper und deren Effekte beim Durchfliegen des Magnetfelds simulieren. Die Kampagnen werden wissenschaftlich vom DLR-Institut für Planetenforschung begleitet. Die Erkenntnisse von MagVector/MFX könnten zum Beispiel auch zur Entwicklung von Magnetschutzschilden gegen geladene Partikel beitragen, die für astronautische Missionen im Sonnensystem notwendig sind.

Perspektiven für Forschung und Anwendung

MagVector/MFX ermöglicht einen neuen, einmaligen Blick auf das Zusammenspiel von elektrischen Leitern und Magnetfeldern bei hoher Geschwindigkeit. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen Potenziale für eine Vielzahl neuartiger luft- und raumfahrttechnischer Anwendungen erwarten: Das Know how im Betrieb von MagVector/MFX enthält wichtige Aspekte für die Mobilität von Morgen einschließlich des Luftverkehrs.

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