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KATALYSE-Journal | Artikel Nr.: 13113

München, 11.10.2007: Sonnenstrahlen - viele genießen sie gerade jetzt noch im goldenen Oktober. Für die einen Anlass zu guter Laune, sind die Strahlen für Wissenschaftler ein Quell zahlreicher Fragen: Wie beeinflusst die Strahlung der Sonne unser Klima, wie das Wetter im erdnahen Weltraum? Welchen Anteil am Klimawandel hat die natürlich schwankende Energieproduktion der Sonne, welchen der Mensch? Beeinträchtigt sie die Datenübermittlung von Satelliten?


Mit SolACES, einem Gerät für die exakte Messung solarer EUV- Strahlung ist Energie, die in Form von Wellen bzw. Teilchen ausgesandt wird. Als Strahlung bezeichnet man die elektromagnetische Strahlung dazu gehören Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlung, Licht, UV-Strahlung, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung, und die beim radioaktiven Zerfall entstehende Teilchenstrahlung, wozu Alphastrahlung, Betastrahlung und Neutronenstrahlung gerechnet werden (ionisierende Strahlung). Strahlung , leisten Fraunhofer-Forscher einen wesentlichen Beitrag, um diese Fragen zu beantworten.

10. Oktober 2007: Am Kennedy Space Center in Florida hat die Welt letztmalig Gelegenheit, das europäische Weltraumforschungslabor Columbus zu besichtigen, bevor es am 6. Dezember mit der Raumfähre Atlantis ins All transportiert wird. Ein Fraunhofer-Forschungsprojekt wird mit dabei sein: SolACES (SOLAR Im Jahr 2001 bewegten sich 44,3 Millionen PKW in Deutschland. Im Jahr 2020 dürften es 52 Millionen sein. Voraussetzung ist ein Bevölkerungswachstum. Bei einer schrumpfenden Bevölkerungszahl geht die Studie von ca. 48 Millionen PKW aus. Die Fahrleistung der PKW geht aber zurück von derzeit 12 300 km pro Jahr auf ca. 11 500. Der Spritverbrauch wird von derzeit 7,7 Litern aufgrund neuer Technologien auf 3,7 bis 4,3 Liter fallen.
Auto -Calibrating EUV / UV Spectrophotometers).

Es ist eines der drei Module von SOLAR, einer externen wissenschaftlichen Plattform des europäischen Forschungslabors Columbus, das an die Internationale Raumstation ISS angedockt wird. SOLAR soll helfen herauszufinden, wie die Sonne unser Das Klima-System setzt sich zusammen aus dem inneren und dem äußeren System. Klima beeinflusst. "Um genau zu sein, ist das Ziel von SOLAR, exakte Messungen der Sonnenstrahlung zu liefern. Mit einer Genauigkeit, die bislang nicht möglich war", erklärt Dr. Gerhard Schmidtke vom Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg.

Der Forscher hat über die letzten zehn Jahre das Ein Projekt ist ein zeitlich begrenztes Entwicklungsvorhaben zum Lösen von Problemen, deren Erfüllung eine Organisation erfordert, die die Umsetzung der Aufgaben plant, steuert, durchführt und kontrolliert. Projekt SolACES als Principal Investigator wissenschaftlich geleitet. Er und sein hoch motiviertes Team haben Optik, Mechanik, Elektronik des kompletten Geräts entwickelt, aufgebaut und mit Unterstützung von EADS Astrium in Friedrichshafen nach den anspruchsvollen Standards der bemannten Raumfahrt auf die extremen Weltraumbedingungen getestet. Die Geldgeber, das Deutsche Zentrum für Die Luft besteht hauptsächlich aus den Gasen Stickstoff (ca. 78 Vol.-%), Sauerstoff (ca. 21 Vol.-%), ca. 0,03 Vol.-% Kohlendioxid, unterschiedlichen Edelgasen (weniger als 1 Vol.-%) sowie verschiedenen Schadstoffen. Luft - und Raumfahrt DLR in Bonn sowie die europäische Weltraumbehörde ESA, begleiten das Vorhaben mit fachkundigem Personal.

SolACES soll die extreme Ultraviolettstrahlung EUV der Sonne messen, die im Spektralbereich zwischen 16 und 220 Nanometer liegt und stark variiert. Zwei weitere Module ergänzen das Spektrum: SOVIM - entwickelt in der Schweiz - wird die integrale Strahlung ist Energie, die in Form von Wellen bzw. Teilchen ausgesandt wird. Als Strahlung bezeichnet man die elektromagnetische Strahlung dazu gehören Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlung, Licht, UV-Strahlung, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung, und die beim radioaktiven Zerfall entstehende Teilchenstrahlung, wozu Alphastrahlung, Betastrahlung und Neutronenstrahlung gerechnet werden (ionisierende Strahlung). Strahlung der Sonne über den gesamten Bereich des Sonnenspektrums messen. SOLSPEC - der französische Beitrag - wird die Sonnenstrahlung zwischen 170 Nanometer Wellenlänge (Ultraviolett) und 3000 Nanometer (Infrarot) spektral aufgelöst vermessen. Mit diesen Messungen möchten die Wissenschaftler mehr über die Ursachen des irdischen Klimawandels herausfinden: Welches Muster liegt den natürlichen Schwankungen der solaren Energieproduktion zugrunde, die bestimmten Zyklen folgt? Wie lassen sich diese Schwankungen von Einflüssen trennen, die von menschlichen Aktivitäten ausgehen?

"Die Messunsicherheiten bisheriger Instrumente im Spektralbereich unter 100 Nanometern lagen bei 20 bis über 400 Prozent. SolACES erreicht hier Werte von deutlich unter 10 Prozent", unterstreicht auch Dr. Raimund Brunner vom IPM, der für die technologische Umsetzung der wissenschaftlichen Anforderungen zuständig ist. Die hohe Präzision wird erreicht, indem sich das Modul im Orbit regelmäßig selbst kalibriert - in einem Rhythmus von 3 bis 15 Tagen. "Autokalibrierung ist eine unabdingbare Voraussetzung für genaue Messungen über einen langen Zeitraum. Denn im Weltraum verändern sich die optischen Eigenschaften der Oberflächen wie zum Beispiel der Gitter, Spiegel und Detektoren sehr stark.

Folge davon ist, dass sich die Photonenausbeute ändert und die Spektrometer ungenaue Messergebnisse liefern." Herzstück der automatischen Kalibrierung sind zwei neuartige Ionisationskammern. Das sind mit den einatomigen Edelgasen Neon bzw. Xenon gefüllte Kammern, in denen die Gase durch die Absorption von Stoffen: Aufnahme eines Stoffes in einen anderen und dessen gleichmäßige Verteilung. Beispiel: Kohlendioxid in Mineralwasser. Absorption der EUV- Strahlung ist Energie, die in Form von Wellen bzw. Teilchen ausgesandt wird. Als Strahlung bezeichnet man die elektromagnetische Strahlung dazu gehören Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlung, Licht, UV-Strahlung, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung, und die beim radioaktiven Zerfall entstehende Teilchenstrahlung, wozu Alphastrahlung, Betastrahlung und Neutronenstrahlung gerechnet werden (ionisierende Strahlung). Strahlung ionisiert werden. Das heißt, jedes EUV-Photon löst ein Elektrisch negativ geladenes Elementarteilchen, das zusammen mit Protonen und Neutronen das Atom darstellt. Elektron vom Atom ab. Werden durch spezielle 1. Optische F. sind Gläser, die nur für bestimmte Wellenlängen des Lichtes durchlässig oder undurchlässig sind. Filter enge Spektralbereiche aus dem Sonnenlicht ausgeblendet und in die Kammern gelenkt, so erzeugen die Photonen messbare elektrische Ströme. Diese Ionisationsströme lassen die absolute Bestimmung der aktuellen Intensität der einfallenden Sonnenstrahlung und damit die Nachkalibrierung der Spektrometer zu. Insgesamt sind 42 dieser Filter in einem drehbaren Rad angeordnet, um den vorgegebenen Spektralbereich nacheinander zu überdecken.

"Mit SolACES wollen wir noch weitere Aspekte erkunden, etwa wie die solare EUV-Strahlung 'das Wetter bezeichnet die verschiedenen Phänomene (z.B. Sonnenschein, Regen, Gewitter) in der Troposphäre, an einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit.
Wetter ' unserer oberen Atmosphäre beeinflusst", so Dr. Schmidtke. Diese Strahlung ist die Hauptenergiequelle für die Thermo- und Ionosphäre, die sich über den Höhenbereich von zirka 85 bis 1 000 Kilometer oberhalb der Erdoberfläche erstrecken. Was hier passiert, spielt eine wichtige Rolle bei der Wechselwirkung des Systems Erde/Sonne. Die kontinuierlichen und exakten Messungen der Sonnenstrahlung sollen unser Verständnis vertiefen, welchen Einfluss die variable Aktivität der Sonne auf diesen erdnahen Raum hat. "Ein interessanter Aspekt ist dabei, mit der genaueren Bestimmung der eingestrahlten Als Energie wird die Fähigkeit eines Systems bezeichnet, Arbeit zu leisten. Verschiedene Formen von Energie sind: Wärme, chemische, mechanische und elektrische Energie, die sich ineinander umwandeln lassen. Energie die Modelle der Thermosphäre und Ionosphäre zu verbessern", erläutert Schmidtke. "Damit lassen sich die Bahnen von Satelliten, die sich in diesen Sphären bewegen, besser berechnen. Auch mögliche Kollisionen mit Weltraummüll ließen sich besser vorhersehen als bisher." Die solare EUV-Strahlung steuert auch die Elektronendichte der Ionosphäre. Somit beeinflusst sie die Ausbreitung der elektromagnetischen Signale von Navigationssystemen wie GPS zur Erde. Die Daten von SolACES können hier helfen, die ständig wachsenden Anforderungen an die Genauigkeit künftiger Navigationssysteme wie Galileo zu erfüllen.

Erste Messdaten werden zu Beginn des kommenden Jahres erwartet, nachdem die Astronauten die SOLAR-Nutzlast an der Columbus-Station befestigt haben.

Umweltlexikon-online.de ist ein Projekt des KATALYSE Institutes, Köln
in Kooperation mit der André Sepeur Medienberatung, Saarlouis
Das KATALYSE-Journal ist ein Projekt der André Sepeur Medienberatung, Saarlouis.
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