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10 Jahre im Formationsflug:
Das legendäre Cluster-Quartett

25/08/2010 1477 views 5 likes

Man soll die Feste feiern, wie sie fallen: Vor zehn Jahren, am 1. September 2000, schrieben die Europäer eine historische Erstleistung in ihr kosmisches Logbuch. Den ESA-Spezialisten des Europäischen Satellitenkontrollzentrums ESOC in Darmstadt gelang es, die zuvor im Juli und August 2000 gestarteten vier Cluster-Satelliten flugdynamisch zu synchronisieren: Aus vier Individuen wurde ein Quartett, das von nun an in einer gemeinsamen Formation flog. Seitdem haben die vier Satelliten erfolgreich die Auswirkungen des Sonnenwindes auf das Magnetfeld der Erde untersucht.

Die Cluster-Mission basiert auf einer einfachen, jedoch überzeugenden Grundidee: Um die von der Sonne auf das tägliche Leben der Erdlinge ausgehenden Auswirkungen in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung erfassen zu können, benötigt man mindestens vier baugleiche Satelliten. Baugleich deshalb, um die erhaltenen Daten wirklich zweifelsfrei miteinander vergleichen sowie systembedingte Fehlerquellen erkennen und ausmerzen zu können. Auf ihren synchronisierten Flugbahnen bilden die vier Formationsflieger eine Konstellation in Form eines Tetraeders, also einer Pyramide mit dreieckiger Grundfläche.

Cluster hat als weltweit erste Mission simultane Messungen über unterschiedliche Entfernungen vorgenommen. Mehrfach wurde der Abstand zwischen den einzelnen Cluster-Satelliten geändert, um die Satellitenabstände – je nach Wichtigkeit der zu untersuchenden Region – individuell optimieren zu können. Eines der komplexesten Manöver fand 2005 statt: Drei der Satelliten entfernten sich um jeweils 10 000 Kilometer voneinander, der vierte nahm einen Abstand von 1000 Kilometern gegenüber dem dritten Satelliten ein. Dadurch konnten die Prozesse des die Erde umgebenden „Sonnenwindplasmas“ als auch der Magnetosphäre gleichzeitig untersucht werden.

Seit dem ersten gemeinsamen Orbit am 1. September 2000 untersuchen die vier Cluster-Satelliten in dieser weltweit einzigartigen Formation die Wechselbeziehungen der Sonne mit unserem Heimatplaneten. Ganz besonders im Focus stehen hierbei die Auswirkungen der Sonnenstürme auf das Magnetfeld der Erde, das das irdische Leben vor der tödlichen Strahlung der Sonne schützt. An ihrem zehnten Jubiläumstag am 1. September 2010 werden sie ihren 1570. Orbit absolvieren.

Das zu einer Legende gewordene Cluster-Quartett war ausgelegt für eine Missionsdauer von 27 Monaten – bis Ende 2002/ Anfang 2003. Wider Erwarten konnte die höchst erfolgreiche Mission mehrfach verlängert werden, gegenwärtig bis Dezember 2012. Die Wissenschaftler können daher ihr Glück kaum fassen, dass sie möglicherweise einen kompletten elfjährigen Sonnenzyklus aus dem erdnahen Raum erfassen werden. Bis heute ist das Cluster-Quartett bei Magnetosphärenmissionen Primus inter Pares.

Das folgende Special zeichnet die Geschichte dieser einzigartigen Mission nach, stellt Ergebnisse vor und gibt einen Ausblick auf einen völlig neuen Wetterbericht aus dem Weltraum.