Sonnenstürme zerstören Satelliten mit Verzögerung - das bietet Chancen
Sonnenstürme haben in der Vergangenheit immer wieder für Defekte an Satelliten gesorgt. Forscher haben nun Hinweise darauf gefunden, wie die Störungen genau entstehen - und damit zukünftig auch besser verhindert werden können.
Ein Forschungsteam des Los Alamos National Laboratory hat dafür Daten des US-amerikanischen Satelliten STP-Sat6 ausgewertet, der sich seit 2021 in einer geostationären Umlaufbahn befindet. An Bord befanden sich zwei hochsensible Sensoren, die sowohl die Elektronenaktivität im Weltraum als auch auftretende Entladungen auf dem Satelliten selbst erfassten. Über einen Zeitraum von mehr als einem Jahr registrierten die Forscher 272 Fälle von starker elektrischer Entladung. Auffällig war, dass diese jeweils 24 bis 45 Minuten nach einem Maximum an Elektronenfluss auftraten.
Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Advances in Space Research, zeigen damit einen klaren zeitlichen Zusammenhang: Zunächst steigt die Aktivität hochenergetischer Elektronen, kurze Zeit später kommt es zu Spannungsunterschieden auf der Satellitenoberfläche, die in Form von Funkenüberschlägen oder elektromagnetischen Störungen entladen werden. Diese sogenannten "Spacecraft Environment Discharges" können entweder kurzfristige Fehlfunktionen hervorrufen oder dauerhafte Schäden verursachen.
Laut Studienleiter Amitabh Nag eröffnet die Verzögerung zwischen Elektronenanstieg und Entladung neue Möglichkeiten: "Wir haben gesehen, dass sich die Ladung langsam aufbaut, bis ein Kipppunkt erreicht ist. Diese Vorlaufzeit könnte künftig genutzt werden, um Vorhersagesysteme zu entwickeln und Risiken für Satelliten zu reduzieren."
Für Betreiber von Kommunikations-, Wetter- und Navigationssatelliten wäre eine solche Technik ein entscheidender Fortschritt - schließlich könnte sie helfen, Milliardenverluste durch Ausfälle oder Schäden im Orbit zu verhindern.
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Erfolgreiche Tests
Einer der bekanntesten Vorfälle dieser Art ereignete sich im Jahr 1994. Damals gerieten die kanadischen Fernsehsatelliten Anik E1 und E2 innerhalb weniger Stunden komplett außer Kontrolle. Solche Ereignisse verdeutlichen, wie gefährlich elektrische Aufladungen im All für Raumfahrzeuge sein können. Nun liefert eine neue Studie erstmals detaillierte Hinweise darauf, wie diese Störungen entstehen und womöglich vorhergesagt werden könnten.Ein Forschungsteam des Los Alamos National Laboratory hat dafür Daten des US-amerikanischen Satelliten STP-Sat6 ausgewertet, der sich seit 2021 in einer geostationären Umlaufbahn befindet. An Bord befanden sich zwei hochsensible Sensoren, die sowohl die Elektronenaktivität im Weltraum als auch auftretende Entladungen auf dem Satelliten selbst erfassten. Über einen Zeitraum von mehr als einem Jahr registrierten die Forscher 272 Fälle von starker elektrischer Entladung. Auffällig war, dass diese jeweils 24 bis 45 Minuten nach einem Maximum an Elektronenfluss auftraten.
Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Advances in Space Research, zeigen damit einen klaren zeitlichen Zusammenhang: Zunächst steigt die Aktivität hochenergetischer Elektronen, kurze Zeit später kommt es zu Spannungsunterschieden auf der Satellitenoberfläche, die in Form von Funkenüberschlägen oder elektromagnetischen Störungen entladen werden. Diese sogenannten "Spacecraft Environment Discharges" können entweder kurzfristige Fehlfunktionen hervorrufen oder dauerhafte Schäden verursachen.
Sammeln bis zum Kipppunkt
Das All ist reich an geladenen Teilchen, die hauptsächlich durch den Sonnenwind und Sonneneruptionen entstehen. Doch auch die Magnetosphäre und Ionosphäre der Erde tragen ihren Teil dazu bei. Treffen diese Teilchen auf Satelliten, laden sie deren Oberflächen elektrisch auf. Wird ein kritischer Schwellenwert überschritten, kommt es zu unkontrollierten Entladungen.Laut Studienleiter Amitabh Nag eröffnet die Verzögerung zwischen Elektronenanstieg und Entladung neue Möglichkeiten: "Wir haben gesehen, dass sich die Ladung langsam aufbaut, bis ein Kipppunkt erreicht ist. Diese Vorlaufzeit könnte künftig genutzt werden, um Vorhersagesysteme zu entwickeln und Risiken für Satelliten zu reduzieren."
Für Betreiber von Kommunikations-, Wetter- und Navigationssatelliten wäre eine solche Technik ein entscheidender Fortschritt - schließlich könnte sie helfen, Milliardenverluste durch Ausfälle oder Schäden im Orbit zu verhindern.
Zusammenfassung
- Forscher entdecken Verzögerung zwischen Elektronenaktivität und Satellitendefekten
- Untersuchungsdaten stammen vom Satelliten STP-Sat6 mit speziellen Sensoren
- 272 Fälle elektrischer Entladungen traten 24 bis 45 Minuten nach Elektronenmaximum auf
- Sonnenwind und Sonneneruptionen verursachen geladene Teilchen im Weltraum
- Verzögerung könnte für Frühwarnsysteme und Schutzmaßnahmen genutzt werden
- Vorhersagesysteme könnten Milliardenverluste durch Satellitenausfälle verhindern
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