Weltraumplasmaphysik

Forschungsbereiche

Physik der Magnetosphäre

Im Vordergrund der Aktivitäten zur Plasmaphysik im erdnahen Weltraum steht die Mission CLUSTER. Sie bildet, zusammen mit SOHO, den ersten "Cornerstone" des wissenschaftlichen Programms "Horizon 2000" der ESA. Die wichtigste Aufgabe von CLUSTER ist die Untersuchung von Prozessen an Plasma-Grenzschichten. Mit insgesamt vier Satelliten mit identischer Instrumentierung, die in einer variablen Tetraeder-Konfiguration fliegen, ist es zum ersten Mal möglich, dreidimensionale Strukturen und deren zeitliche Variation zu untersuchen und räumliche und zeitliche Variationen zu unterscheiden.

Nach dem Verlust der CLUSTER Mission durch den Fehlstart der ersten Ariane 5 Rakete am 4.6.1996 wurde die Mission als CLUSTER-II mit zwei Starts mit Sojuz Raketen im Juli und August 2000 wiederholt. Der wissenschaftliche Betrieb wurde am 1.2.2001 aufgenommen und ist derzeit bis Ende 2005 geplant.

Das MPE ist an zwei der 11 Messinstrumente jedes der 4 Satelliten maßgeblich beteiligt: an dem Experiment EDI (Electron Drift Instrument) zur Bestimmung elektrischer Felder, und an dem Experiment CIS (Cluster Ion Spectrometer) zur Bestimmung der Verteilungsfunktion der Ionen in einem Energiebereich von  ~ 5 eV/e - 40 keV/e, wobei CIS es gestattet, die häufigsten Ionen im erdnahen Weltraum (H⁺, H²⁺, He⁺, O⁺) zu unterscheiden.

Sonne und Heliosphäre

Im Bereich Physik der Sonne und Heliosphäre beschäftigen wir uns mit der Untersuchung von solaren Aktivitätsgebieten und mit Beschleunigungsprozessen an Stosswellen im interplanetaren Raum, die zum Beispiel durch koronale Massenauswürfe auf der Sonne erzeugt werden. Die in-situ Messungen mit den Experimenten CELIAS an Bord der Mission SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) und SEPICA (Solar Energetic Particle Ionic Charge Analyzer) an Bord von ACE (Advanced Composition Explorer) erlauben die Bestimmung von Isotopen- Element- und Ladungshäufigkeiten im solaren Wind und von suprathermischen Teilchen, die Aufschluss über den Ort der Beschleunigung, sowie über Fraktionierungs- und Beschleunigungsprozesse geben. Der polare Satellit SAMPEX (Solar, Anomalous and Magnetospheric Particle Explorer) hat in den letzten Jahren wesentlich zum Verständnis der anomalen Komponente der kosmischen Strahlung (ACR) und zur Bestimmung der Ladung von Ionen solaren Ursprungs in einem weiten Energiebereich von ~ 0.5 - 70 MeV/Nukleon beigetragen.

Interplanetarer und interstellarer Staub, Kometen

Neben der Plasmaphysik gibt es noch Messungen der interplanetaren und kometaren Staubkomponente, die mit den Missionen STARDUST und ROSETTA geplant sind. Stardust wurde am 7.2.1997 gestartet und lieferte bereits erste Ergebnisse. Rosetta wurde nach Verzögerungen durch die Ariane 5 Rakete im März 2004 erfolgreich gestartet. Alle Aktivitäten auf diesem Forschungsgebiet wurden im Jahre 2003 an das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung ( MPS) übergeben und werden dort im Rahmen der Projektgruppe "Planets, Comets, Small Bodies in the Solar System" weitergeführt.

H. Steinle

B. Klecker