Künstliche Sonnenfinsternisse zur Erforschung von Sonnenstürmen

Diese Woche skizzierten neue Aufnahmen eines europäischen Demonstrators und eines von Großbritannien geleiteten Missionskonzepts die nahe Zukunft der Sonnenbeobachtung: künstliche Sonnenfinsternisse im Weltraum, die es Wissenschaftlern ermöglichen, die äußere Atmosphäre der Sonne in langem, gleichmäßigem Licht zu beobachten. Am 21. Januar 2026 veröffentlichte die Europäische Weltraumorganisation (ESA) einen Zeitraffer von Proba‑3 – Zwillingssatelliten, die in enger Formation fliegen, um eine fünfstündige künstliche Sonnenfinsternis zu erzeugen – und drei dramatische Plasmaeruptionen zeigen. Zwei Tage später veröffentlichten Forscher hinter einem Konzept namens Mesom eine Machbarkeitsstudie, die vorschlägt, den Mond als natürlichen Okkultor zu nutzen, um die helle Sonnenscheibe Monat für Monat für jeweils fast eine Stunde aus dem Blickfeld zu halten.

Warum das Ausblenden der Sonne der Schlüssel zum Verständnis von Stürmen ist

Die Korona der Sonne, ein diffuser Halo aus Millionen Grad heißem Plasma, ist der Entstehungsort der gefährlichsten Weltraumwetter-Ereignisse: koronale Massenauswürfe (CMEs), die magnetisiertes Plasma in den Weltraum schleudern und Satelliten, GPS, Stromnetze und die Kommunikation auf der Erde stören können. Die Korona ist im Vergleich zum blendenden Licht der Photosphäre (der sichtbaren Oberfläche der Sonne) lichtschwach. Um die Korona im Detail zu untersuchen, müssen Beobachter dieses Blendlicht eliminieren. Totale Sonnenfinsternisse auf der Erde tun dies auf natürliche Weise, aber nur kurz und unvorhersehbar; Koronagraphen – Teleskope mit internen Scheiben, die die Photosphäre blockieren – reproduzieren diesen Effekt elektronisch, haben aber Grenzen dabei, wie nah an der Sonne sie zuverlässige Aufnahmen machen können.

Beide Ansätze lassen unbeantwortete Fragen darüber offen, wie Magnetfelder in der niederen Korona CMEs erzeugen und freisetzen, sowie über das langjährige Paradoxon der Koronaaufheizung: warum die Korona hunderte Male heißer ist als die Sonnenoberfläche. Bessere, längere und höher auflösende Ansichten der inneren Korona würden physikalische Modelle stützen und die Vorhersagekapazitäten für Ereignisse erheblich verbessern, die Millionen bis Milliarden Dollar kosten können, wenn sie kritische Systeme auf der Erde treffen.

Proba‑3: Ein Machbarkeitsnachweis für den Formationsflug

Mesom: Der Mond als perfekter Okkultor

Mesom (Moon‑enabled Sun Occultation Mission) verfolgt einen anderen Ansatz. Anstatt sich auf eine ausfahrbare Okkultationsscheibe oder zwei im Formationsflug fliegende Satelliten zu verlassen, schlägt Mesom vor, einen kleinen Forschungssatelliten in den permanenten Schatten zu platzieren, den der Mond von einer sorgfältig gewählten Umlaufbahn aus wirft. Da der Mond fast kugelförmig ist und keine Atmosphäre besitzt, die das Licht streut, ist er ein nahezu idealer natürlicher Okkultor. Das Konzept, das von Teams des Mullard Space Science Laboratory des University College London gemeinsam mit Partnern des Surrey Space Centre und anderen Institutionen geleitet wird, argumentiert, dass die lunare Okkultation kontinuierliche, saubere Beobachtungen der inneren Korona bis hinunter zur Chromosphäre ermöglichen kann – und das für Beobachtungsfenster von bis zu 48 Minuten, was weit länger ist als bei jeder irdischen Sonnenfinsternis.

Was neue Daten liefern könnten

Ein längerer, saubererer Zugang zur niederen Korona würde dabei helfen zu entschlüsseln, wie sich Magnetfelder verflechten und rekombinieren, wobei gespeicherte Energie in Form von Flares und CMEs freigesetzt wird. Beobachtungen, die bis in die Chromosphäre reichen – jene Schicht zwischen Photosphäre und Korona, in der ein Großteil der physikalischen Prozesse zur CME-Entstehung stattfindet –, könnten magnetische Karten der Oberfläche mit sich entwickelnden Koronaschleifen und eruptiven Ereignissen verknüpfen. Dies wiederum würde die physikalischen Eingangsdaten für operationelle Weltraumwettermodelle verbessern, die von Satellitenbetreibern, Energieversorgern und der Luftfahrtplanung genutzt werden.

Es gibt praktische Anreize. Historische Ereignisse wie der Stromausfall in Québec 1989 und das Carrington-Ereignis von 1859 erinnern uns daran, wie anfällig die moderne Infrastruktur ist. Jüngere Episoden in den Jahren 2024 und 2025 führten zu Höhenverlusten bei Satelliten und GPS-Ausfällen mit erheblichen wirtschaftlichen Kosten. Eine bessere Vorhersage, die auf direkten Beobachtungen der CME-Entstehung basiert, würde frühere Schutzmaßnahmen ermöglichen: die Neuausrichtung von Satelliten, das Herunterfahren von Transformatoren und die Warnung von Betreibern, kritische Aktivitäten anzupassen.

Technische und programmatische Hürden

Sowohl der Formationsflug als auch die lunare Okkultation bringen ingenieurtechnische Herausforderungen mit sich. Proba‑3 hängt von einer zentimetergenauen relativen Positionierung und einer strengen Kontrolle des Streulichts innerhalb des Koronagraphen ab; sein Erfolg demonstriert die Technik, aber die Skalierung einer Mission auf den vollen wissenschaftlichen Betrieb erfordert größere Nutzlasten, längere Missionsdauern und eine robuste, autonome Steuerung. Mesom muss beim Bahndesign ein sprichwörtliches Nadelöhr passieren: Es müssen wiederholbare Zeitfenster in der komplexen Sonne-Erde-Mond-Dynamik gefunden werden, die eine stabile Okkultation ermöglichen und gleichzeitig die Stromversorgung, Temperaturkontrolle und Kommunikation gewährleisten.

Das Wärmemanagement in Sonnennähe, die Strahlenabschirmung, die Präzisionsausrichtung und die Kapazität für den Daten-Downlink sind allesamt nicht trivial. Die Befürworter von Mesom sagen, dass diese Probleme mit einem SmallSat-Budget lösbar sind, wenn die Mission sorgfältig geplant und international partnerschaftlich umgesetzt wird. Das Konzept wurde der Europäischen Weltraumorganisation bereits zur Prüfung als zukünftige Mission in den 2030er Jahren vorgelegt, aber Finanzierung, technische Reifung und die Integration mit anderen Observatorien müssen noch geklärt werden.

Komplementäre Ansätze innerhalb der Sonnenflotte

Mesom und Proba‑3 würden andere Sonnen-Missionen nicht ersetzen, sondern ergänzen. Missionen wie die Parker Solar Probe der NASA und der Solar Orbiter der ESA untersuchen die sonnennahe Umgebung aus verschiedenen Blickwinkeln; bodengebundene Teleskope wie das Daniel K. Inouye Solar Telescope liefern ultra-hochauflösende Bilder der Photosphäre und Chromosphäre; Instrumente auf Plattformen in der niedrigen Erdumlaufbahn (zum Beispiel CODEX auf der Internationalen Raumstation) fügen weitere Messmodi hinzu. Die Kombination der Daten all dieser Plattformen, insbesondere mit längeren Ansichten der inneren Korona in Finsternisqualität, ist das, was Wissenschaftler als Durchbruch durch die derzeitigen Grenzen bezeichnen.

Die jüngsten Bilder von Proba‑3 boten einen Vorgeschmack darauf, was ausgedehnte, saubere Ansichten enthüllen können; Mesom verspricht eine um eine Größenordnung längere Zeit in diesen kritischen Höhen. Falls finanziert und gebaut, könnte eine Mission mit Mond-Okkultation die Art und Weise verändern, wie Physiker die CME-Entstehung und das Problem der Koronaaufheizung untersuchen, und irdischen Betreibern bessere Warnungen vor störendem Weltraumwetter liefern. Der vor uns liegende Weg erfordert sorgfältige Ingenieursarbeit, internationale Zusammenarbeit und nachhaltige Investitionen, aber der potenzielle Gewinn – der Schutz der modernen Infrastruktur vor seltenen, aber katastrophalen Sonnenstürmen – ist offensichtlich.

Quellen

• Surrey Space Centre (University of Surrey) — Mesom-Machbarkeitsstudie
• UCL Mullard Space Science Laboratory — federführende Institution für Mesom und Projektunterlagen
• Europäische Weltraumorganisation — Proba‑3-Mission und Koronagraphen-Demonstrationen
• UK Space Agency — Machbarkeitsfinanzierung für Mesom
• NASA — Parker Solar Probe und CODEX-Missionskontext
• Daniel K. Inouye Solar Telescope (Partnerinstitutionen des National Solar Observatory)