Parker Solar Probe

Parker Solar Probe
	; Emblem der Mission
NSSDC ID	2018-065A
Missionsziel	Erforschung der Sonne
Betreiber	NASA
Hersteller	Applied Physics Laboratory
Trägerrakete	Delta IV Heavy D-380
Startmasse	685 kg
	Instrumente
	SWEAP, WISPR, FIELDS, IS☀IS-EPI, HeliOSSP
Verlauf der Mission
Startdatum	12. August 2018, 07:31 UTC
Startrampe	Cape Canaveral AFS, SLC-37B

Videoaufnahmen von Tests der Parker Solar Probe, sowie Animation der Mission.

Parker Solar Probe (vormals Solar Probe Plus) ist eine Raumsonde der NASA zur Erforschung der Sonne, insbesondere ihrer äußersten Atmosphärenschicht, der Korona. Die Raumsonde startete am 12. August 2018. Sie erreichte am 13. Dezember 2025 die größte Annäherung an die Sonne beim Passieren ihres 26. Perihels.

Benannt wurde die Sonde nach dem US-amerikanischen Astrophysiker Eugene N. Parker (1927–2022), der den Begriff „solar wind“ (Sonnenwind) prägte.

Missionsziele

Die Sonde soll die Korona erforschen:

Den Energiefluss, der die Korona auf mehrere Millionen Grad Celsius aufheizt und den Sonnenwind beschleunigt
Die Struktur von Plasma und Magnetfeld der Sonne am Entstehungsort des Sonnenwinds
Den Mechanismus, der energiereiche Partikel beschleunigt und transportiert

Die äußere Korona wird zur Klärung der Fragen statistisch ausgewertet. Die Ergebnisse sollen ein Erklärungsmodell liefern. Dazu nähert sich Parker Solar Probe der Sonnenoberfläche bis auf 8,5 Sonnenradien (ca. 5,9 Millionen km, bzw. 4 % des Erdbahnradius).

Vorgeschichte

Parker Solar Probe Design

Lichttests bei der Astrotech Corporation

Die Idee einer Raumsonde, die die Sonne aus extremer Nähe untersuchen soll, wurde zum ersten Mal im Oktober 1958 in einer Studie der US-amerikanischen National Academy of Sciences erwähnt. Da die hohen Temperaturen in Sonnennähe damals noch nicht beherrschbar waren, wurden jahrzehntelang nur Studien angefertigt. Erste Missionen in Sonnennähe gab es in den 1970er Jahren mit den Sonden Helios 1 und 2, die ein Gemeinschaftsprojekt der Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt (DFVLR) und der NASA waren.

Ursprüngliches Konzept von Solar Probe

Nach einer anfänglichen Missionsplanung sollte Parker Solar Probe von einer Atlas V 551 mit einer zusätzlichen Star-48-Kickstufe zum Jupiter gestartet werden und von ihm durch ein Swing-by-Manöver in eine hochelliptische, 90° zur Ekliptik geneigte, polare Sonnenumlaufbahn umgelenkt werden, deren Perihel nur drei Sonnenradien über der Sonnenoberfläche liegen sollte. Um der extremen Hitze in dieser geringen Entfernung zu widerstehen, war ein in Richtung Sonne spitzkegeliger Sonnenschutz vorgesehen, der in manchen Designstudien vor Hitze glühend dargestellt wurde. Im Schatten dieses 2,7 m breiten Sonnenschutzes hätte sich der eigentliche Sondenkörper befunden, und lediglich die Spitzen der Plasmaantennen hätten aus seinem Schattenkegel hinausgeragt. Da beim Vorbeiflug am Jupiter und wegen der hohen Temperaturen in extremer Sonnennähe keine Solarzellen eingesetzt werden können, sollte Solar Probe die notwendige elektrische Energie aus drei Multi-Mission Radioactive Thermoelectric Generators (MMRTGs) erhalten, die direkt unterhalb des Sonnenschutzschildes angebracht werden sollten. Während der ca. neunjährigen Mission sollte die Solar Probe zweimal das Perihel von vier Sonnenradien über dem Sonnenmittelpunkt mit einer Geschwindigkeit von 308 km/s passieren und die Sonne, von Süden kommend, überfliegen. Die Startmasse der Solar Probe sollte ca. 856 kg betragen. Wegen der MMRTGs erwies sich das Konzept jedoch als zu teuer für die NASA. Aus wissenschaftlicher Sicht war die Beobachtungszeit im Verhältnis zur Missionsdauer zu gering. Bei zwei Umläufen hätten sich in zehn Jahren nur ca. 100 Stunden lang wissenschaftliche Daten gewinnen lassen. Ein ähnliches Missionsprofil hatte die Raumsonde Ulysses, die aber wesentlich weiter von der Sonne entfernt blieb.

Endgültiges Design

Die NASA gab beim Applied Physics Laboratory (APL) der Johns Hopkins University (JHU), das bereits die ursprüngliche Solar Probe plante, eine zweite Studie in Auftrag für eine Sonde ohne RTGs. Im Jahr 2008 publizierte das JHU-APL ein deutlich modifiziertes Design der Parker Solar Probe mit einem flachen, sechseckigen Sonnenschutzschild mit abgerundeten Ecken, der an den beiden Seiten, an denen die Solarzellenflügel angebracht sind, breiter ist als an den anderen. Die Sonde nähert sich durch Vorbeiflüge an Venus an die Sonne an. Die Sonde sollte sich statt auf drei Sonnenradien nur noch auf circa 8,5 Sonnenradien nähern.

Die Startmasse der Sonde betrug 635 kg. Mit einer Höhe von etwa drei Metern und einem Durchmesser von rund einem Meter unterhalb der Kühlung wirkt die Sonde fast zierlich. Strukturell besteht die Sonde aus einem sechsseitigen Prisma mit dem markantesten Merkmal, dem Hitzeschutzsystem (TPS): Mit einem Durchmesser von 2,3 Metern dient es als Sonnenschirm. Dieser Schutzschild ist nur 11,4 Zentimeter dick, besteht aber aus einem speziellen Carbon-Verbundstoff, der die Instrumente dahinter im Schatten hält. Alle Systeme mit Ausnahme weniger Antennen sind hinter diesem Schild angebracht oder können hinter ihn geklappt werden. Die Sonde hat autonome Systeme zur ständigen Lagekorrektur, die unabhängig vom Bordcomputer funktionieren. Hinter dem Sonnenschild befinden sich Sonnensensoren. Sobald Sonnenlicht einen der Sensoren erreicht, drehen die Reaktionsräder die Sonde, bis der Sensor wieder im Schatten ist, andernfalls würde die Sonde in kurzer Zeit durch die Hitze der Sonne zerstört.

Sonnenschild

Durch die spiralförmige Annäherung an die Sonne und die kurze endgültige Umlaufbahn, konnte Parker Solar Probe der Sonne während der Primärmission 24 Mal nahekommen anstatt nur zweimal, wie es bei der ursprünglichen Solar Probe geplant war. Durch den größeren minimalen Sonnenabstand im Vergleich zur Solar Probe beträgt die Wärmeeinstrahlung nur ein Sechzehntel des Werts, der bei Solar Probe erreicht worden wäre. Um den extremen Bedingungen der Sonne zu trotzen, ist die Parker Solar Probe mit dem Thermal Protection System (TPS) ausgestattet. Dieser Schutzschild muss einen Wärmefluss von fast 1 MW/m² ertragen; die Sonneneinstrahlung ist etwa 475 mal intensiver als in Erddistanz. Dieser 2,4 Meter breite und 115 mm dicke Hitzeschild reduziert die Außentemperaturen so effektiv, dass dahinter konstante 30 °C herrschen. Entwickelt vom Johns Hopkins Applied Physics Laboratory und gefertigt von Carbon-Carbon Advanced Technologies, besteht das System aus einem speziellen Kohlenstoff-Verbundschaum zwischen zwei Carbonplatten. Eine weiße Keramikbeschichtung auf der Vorderseite sorgt für maximale Reflexion. Das TPS ist für Belastungen bis zu 1.650 °C ausgelegt und garantiert so die Sicherheit der wissenschaftlichen Instrumente. Einige Teile der Sonde ragen nach dem Design hinter dem Sonnenschild hervor, darunter auch einige der Sensoren.

Kühlsystem

Dass die Parker Solar Probe der Sonne so nahe kommen kann, verdankt sie der Nutzung von 3,7 Litern deionisiertem Wasser als Kühlmittel. Die Wahl fiel aus rein physikalischen Gründen auf Wasser, um das extreme Temperaturfenster von 10 °C bis 125 °C zu meistern. Wasser kann pro Volumeneinheit mehr Energie aufnehmen als fast jede andere Substanz. Bei einem limitierten Tankvolumen von nur 3,7 Litern ist diese Effizienz unverzichtbar. Während komplexe chemische Kühlmittel unter dem massiven Beschuss durch hochenenergetische Teilchen zerfallen würden, bleibt die Molekülstruktur von Wasser stabil. Die Kombination robuster Komponenten besteht aus einem beheizten Tank mit Radiatoren, die das Einfrieren des Kühlmittels während der Startphase und in den Kälteperioden im Schatten des Hitzeschilds verhindern. Aluminiumlamellen vergrößern die Oberfläche massiv, um die aufgenommene Hitze der Solarpaneele effizient in den Weltraum abzustrahlen. Zirkulationspumpen halten den Fluss des Mediums zwischen den Hitzequellen (Solarzellen) und den Kühlkörpern aufrecht. Damit das Wasser bei den auftretenden 125 °C nicht verdampft, steht das gesamte System unter hohem Druck. Dieser hebt den Siedepunkt weit genug an, um das Kühlmittel auch bei extremer Sonneneinstrahlung flüssig und funktionsfähig zu halten.

Energieversorgung

Während der eigentliche Körper der Parker Solar Probe strikt im kühlen Schatten des Hitzeschildes bleibt, muss die Sonde für ihre Energieversorgung die Solarzellen der Sonne aussetzen. Statt früherer Planungen mit sekundären Solarzellenflügeln ist das Solarzellenpaddel in der Startversion nur noch einteilig. Dafür nutzt sie ein zweistufiges Solarzellensystem, einerseits das flexible Primär-Segel im Anflug. Auf dem Weg zur Sonne klappen zwei große Solarzellenflügel aus. Um die Paneele Überhitzung zu schützen, werden sie schrittweise um bis zu 75° nach hinten geschwenkt. Ziel ist es, die Temperatur der Zellen stets unter 180 °C zu halten. Sobald die Distanz zur Sonne weniger als 0,25 AE (etwa 37 Millionen Kilometer) beträgt, ziehen sie sich komplett in den schützenden Schatten zurück – genau wie beim Start. Zum anderen dienen die sekundären Solarzellen als Hochtemperatur-Spezialisten. In der extremen Nähe zur Sonne schauen diese schmalen Flächen gerade so weit hinter dem Schutzschild hervor, wie es für die Stromerzeugung nötig ist. Da sie der vollen Strahlung ausgesetzt sind, werden sie von der Rückseite aktiv flüssigkeitsgekühlt. Je tiefer die Sonde in die Korona eintaucht, desto weiter werden auch diese Flächen eingezogen, um die Hitzeaufnahme zu minimieren. Beide Arrays mit ihren kompakten Flächen messen zusammen nur 1,6 Quadratmeter (etwa zwei Paneele von 1,1 m × 0,7 m) und erzeugen 388 Watt. Diese geringe elektrische Leistung ist eine strategische Notwendigkeit. Zusätzliche Leistung bei der Stromerzeugung würde das System weiter aufheizen.

Kommunikation

Das Raumfahrzeug verfügt über drei Antennentypen. Eine Hochleistungsantenne (HGA) für die Übertragung von wissenschaftlichen Daten mit hoher Datenrate. Zwei Fächerantennen zur Unterstützung der Befehlsübertragung und der Echtzeit-Übertragung von Status- und Betriebsdaten im Normalbetrieb. Zwei Niedergewinnantennen (LGAs) zur Unterstützung der Befehlsübertragung und der Echtzeit-Übertragung von Status- und Gesundheitsdaten im Notfallbetrieb.

Die Hochgewinnantenne (High-Gain Antenna, HGA) ist als Parabolantenne konzipiert und darauf ausgelegt, die umfangreichen wissenschaftlichen Messdaten – etwa über Sonnenwinde und Magnetfelder – zur Erde zu senden. Für den Betrieb muss sie sehr präzise auf die Erde ausgerichtet sein. Da sich die Sonde jedoch ständig bewegt und dreht, wird die HGA nur zu bestimmten Zeitfenstern aktiviert, wenn die Ausrichtung eine stabile Verbindung mit hoher Bandbreite zulässt. Zur Übertragung der Wissenschaftsdaten gibt es diese bewegliche Parabolantenne von 0,6 m Durchmesser am Ende eines ausklappbaren Mastes. Die Übertragung erfolgt im K_a-Band mit 34 W Sendeleistung mit einer Datenrate von bis zu 555 Kilobit pro Sekunde mit einer täglichen Downlinkzeit zwischen zehn und 24 Stunden. Im Abstand von 1 AE reduziert sich die Datenrate auf 167 kbit/s. Beim Unterschreiten von 0,59 AE Sonnenabstand wird die Antenne in den Schatten des Sonnenschutzschildes zurückgeklappt. Alle wissenschaftlichen Ergebnisse der nahen Sonnenvorbeiflüge werden an Bord gespeichert, bis die Antenne wieder ausgefahren werden kann, um sie zur Erde zu übertragen.
Die Fächerantennen (Fan-Beam Antennas): Diese beiden Antennen werden im Normalbetrieb am häufigsten eingesetzt. Der Öffnungswinkel ist weiter und sie müssen nicht so genau ausgerichtet werden. Die zwei Fächerantennen haben einen breiten Abstrahlwinkel im X-Band. Sie ermöglichen den regelmäßigen Kontakt zur Sonde zur Übertragung von Telemetriedaten und Steuerbefehlen. Während der Flugphasen werden dreimal pro Woche Daten über den Zustand der Sonde gesendet. Während der sonnennahen Zeit sendet die Sonde dreimal pro Woche ein Leuchtfeuersignal, eine einfache unmodulierte Trägerwelle, deren Frequenz anzeigt, ob die Sonde normal arbeitet, oder ob ein schwerwiegendes Problem ein Eingreifen vom Bodenteam erfordert.
Die Niedergewinnantennen (Low-Gain Antennas, LGA) dienen zur Notfallabsicherung. Zwei X-Band-Rundstrahlantennen, die ständig im Schatten des Sonnenschutzschildes bleiben, senden und empfangen Signale fast kugelförmig in alle Richtungen. Sie dienen zur Übermittlung von Telemetriedaten und zum Empfang von Steuersignalen. Die Kommunikation über diese Antenne kann aus jeder Lage erfolgen, jedoch nur mit einer kleinen Datenrate, die nur zur Übertragung von einfachen Steuerbefehlen ausreicht.

Sobald sich die Sonde näher als 0,25 AE zu Sonne befindet, beginnt die Aufzeichnung von wissenschaftlichen Daten.

Instrumente

Parker Solar Probe trägt im Wesentlichen vier Instrumente:

Das Instrumentenpaket FIELDS widmet sich der Erforschung der unsichtbaren Kräfte in der Sonnenatmosphäre. Es vermisst die Struktur elektrischer und magnetischer Felder in der inneren Heliosphäre mit extrem hoher zeitlicher Auflösung sowie Plasma- und Elektronendichte. Ziel ist es, die Dynamik von Wellen, Stoßwellen und der magnetischen Rekonnexion – einer explosionsartigen Neuausrichtung von Magnetfeldlinien – grundlegend zu verstehen. Um diese komplexen Messungen in der extremen Umgebung der Sonne durchzuführen, nutzt FIELDS ein spezialisiertes Sensor-Array. Drei hochpräzise Magnetometer (zwei Fluxgate- und ein Suchspulenmagnetometer) erfassen die magnetischen Flussdichten. Fünf Spannungssensoren messen die elektrischen Felder. Vier dieser Sensoren ragen über den Hitzeschild des Raumfahrzeugs hinaus. Sie sind so konstruiert, dass sie der enormen Strahlung und Hitze in weniger als zehn Sonnenradien Entfernung direkt standhalten. Diese Technologie wurde unter der Federführung des Space Sciences Laboratory der University of California, Berkeley entwickelt. Das Team um Projektleiter Stuart D. Bale ist nicht nur für den Bau, sondern auch für den laufenden Betrieb des Systems verantwortlich.
Die Integrated Science Investigation of the Sun (IS☉IS), ausgesprochen „ee-sis“ unter Verwendung des astronomischen Sonnensymbols ☉ im Akronym – ist ein energetisches Partikelexperiment. Unter der Leitung von Principal Investigator David McComas von der Princeton University untersucht das Instrumentenpaket die Lebenszyklen solarer Teilchenströme. Das primäre Ziel ist es, die Ursprungsregionen, die Beschleunigungsmechanismen sowie die interplanetare Ausbreitung von solaren kosmischen Strahlen und hochenergetischen Partikeln (SEPs) zu entschlüsseln. Das Experiment koppelt zwei komplementäre Detektorsysteme, um ein breites Energiespektrum abzudecken. Das EPI-Lo (Energetic Particle Instrument – Low) misst Elektronen, Protonen und schwere Ionen im niedrigeren Energiebereich. Das EPI-Hi (Energetic Particle Instrument – High) detektiert hochenergetische Partikel im Bereich von 10 keV bis 100 MeV. Die gewonnenen Partikeldaten dienen der direkten Korrelation mit in-situ-Messungen des Sonnenwinds sowie der Fernaufklärung koronaler Strukturen. Durch die Verknüpfung dieser Datensätze lassen sich die Transport- und Beschleunigungsprozesse in der inneren Heliosphäre quantitativ modellieren.
WISPR (Wide-Field Imager for Solar PRobe) ist das einzige bildgebende Instrument an Bord der Raumsonde. Das etwa schuhkartongroße Teleskopsystem dient dazu, die großräumige Struktur der Sonnenkorona und der inneren Heliosphäre sichtbar zu machen. WISPR fungiert dabei als „Frühwarnsystem“: Es erfasst aus der Ferne Phänomene wie koronale Massenauswürfe (CMEs), Jets und Schockwellen, noch bevor die Sonde diese direkt durchfliegt. Dieser strategische Vorteil erlaubt es den Wissenschaftlern, die großräumigen Beobachtungen mit den punktuellen physikalischen Messungen zu verknüpfen, die von den anderen Instrumenten direkt in der sonnennahen Umgebung (in-situ) durchgeführt werden. Das System wurde unter der Leitung von Russell Howard am Naval Research Laboratory (NRL) in Washington, D.C. entwickelt, welches auch die laufenden Beobachtungsprogramme steuert.
SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons Investigation) ist ein Trio von Partikelzählern zur Bestimmung von Geschwindigkeit, Dichte/Flussrate und Temperatur von Elektronen, Protonen und Heliumkernen, den häufigsten Teilchen der Heliosphäre. Leitender Wissenschaftler ist Justin Kasper, University of Michigan/Smithsonian Astrophysical Observatory. Der Solar Probe Cup (SPC) ist eine Neukonzeption des Faraday-Becher, um dem Eintauchen in diese Hochtemperaturumgebung standzuhalten, der elektrische Ladungen von vorbeifliegenden Teilchen einfängt. Die Solar Probe Analyzers (SPAN) besteht aus zwei Sensoren (SPAN-A und SPAN-B), die sich im Schatten des Hitzeschildes befinden. SPAN kann die Teilchen nach ihrer Masse und Energie sortieren, sie unterscheiden zwischen Elektronen, Protonen und den schwereren Alpha-Teilchen (Heliumkerne). SWEAP ermittelt die Geschwindigkeit, wie schnell sich Teilchen von der Sonne entfernen, ihre Dichte und die Temperatur nach Energie bzw. Eigenbewegung.

Bau und Tests

Die Instrumente der Sonde wurden 2017 geliefert und die gesamte Sonde im Sommer 2017 intensiven Tests unterzogen. Die Sonde wurde im Herbst 2017 an das Goddard Space Flight Center ausgeliefert und nach weiteren Tests am 2. April 2018 zum Startplatz nach Florida geflogen.

Ablauf der Mission

Planung der Flugbahn

Um sich von der Erdumlaufbahn aus der Sonne anzunähern, musste die Sonde stark abgebremst werden. Der mitgeführte Treibstoff reichte dazu bei weitem nicht aus; man nutzte die Swing-by-Technik: Die Sonde wurde so am Planeten Venus vorbei gelenkt, dass ein Teil ihrer Bewegungsenergie auf Venus übertragen wurde. Dadurch geriet sie auf eine elliptische Bahn, die sie näher an die Sonne führte. Die Route wurde so berechnet, dass die Sonde auf ihrer Bahn weitere Male die Venus passiert, insgesamt sieben Mal. In der Zeit zwischen zwei Vorbeiflügen umrundete die Sonde mehrmals (zwischen zwei und sieben Mal) die Sonne und kam ihr bei jedem Umlauf im Perihel besonders nahe. Bei jedem Venusvorbeiflug gab die Sonde weitere Bahnenergie an die Venus ab, wodurch die Umlaufbahn stärker elliptisch wurde und das Perihel noch näher an die Sonne rückte.

Nach dem siebten und letzten Swing-by-Manöver erreichte die Sonde am 24. Dezember 2024 erstmals ihren sonnennächsten Punkt. Sie näherte sich damit der Sonnenoberfläche bis auf 8,5 R_☉ (5,9 Mill. km). Die heliozentrische Geschwindigkeit der Sonde erreicht dabei 200 km/s. Diese endgültige Umlaufbahn hat ein Aphel (sonnenfernster Punkt) von 0,73 AE (110 Mill. km) mit 3,4° Neigung zur Ekliptik und eine Umlaufzeit von 88 Tagen. Die Missionsdauer war ursprünglich mit 24 Orbits um die Sonne und bis 2025, also etwa sieben Erdenjahre, angesetzt.

Start

Der Start der Raumsonde in Cape Canaveral war für den 11. August 2018 vorgesehen und wurde wegen technischer Probleme (Heliumdruck) um einen Tag verschoben. Das Startfenster war vom 12. bis 23. August 2018 offen. Der Start erfolgte schließlich am 12. August 2018 um 07:31 UTC (3:31 EDT Ortszeit) mit einer Delta IV Heavy und einer Nutzlast-Startmasse von 685 kg. Der Kurs führte zunächst zur Venus.

Ankunft an Venus und Sonne

Der erste Vorbeiflug an der Venus erfolgte am 3. Oktober 2018. Drei Monate nach dem Start erreichte sie das erste Perihel mit 35 Sonnenradien (R_☉) Abstand vom Sonnenmittelpunkt. Während des Perihels ist eine Kommunikation mit der Sonde nicht möglich; die in dieser Zeit gesammelten Daten können erst wieder in größerem Abstand zur Sonne gesendet werden.

3. Oktober 2018: Erster Vorbeiflug an der Venus. Schon beim ersten Kreuzen der Venusbahn, dem von der Erde aus nächstinneren Planeten, wurde die Sonde auf eine sonnennähere und exzentrischere Bahn abgebremst.

November 2018: Erstes Perihel (sonnennächster Punkt). Nach Absolvieren der ersten Halbellipse erreichte die Sonde bei 35,7 R_☉ (entspricht 0,16 AE) Entfernung durch die Anziehung der Sonne die höchste Bahngeschwindigkeit ihres ersten Umlaufs.

1. September 2019: Drittes Perihel in ungefähr gleicher Entfernung wie das erste.

Am 28. April 2021 flog die Sonde als erstes Raumfahrzeug vollständig durch die Korona der Sonne hindurch. Der Durchflug dauerte nur wenige Stunden.

Am 21. November 2021 befand sich die Sonde am zehnten Perihel in einem Abstand von nur 8.542.588 km (12,27 R_☉) von der Sonnenoberfläche. Mit einer Geschwindigkeit von rund 586.000 km/h (163 km/s) flog sie durch die Korona.

Im Zuge weiterer sechs Vorbeiflüge an der Venus wurde die Sondenbahnellipse kleiner (bis etwa 50 % des Venusbahndurchmessers) und exzentrischer. Das Aphel (äußerster Punkt) rückte von außen in den Bereich der Venusbahn, das Perihel noch näher zur Sonne hin und erreichte ein erstes Minimum bei 8,86 R_☉.

Am 24. Dezember 2024 flog die Sonde wie geplant dicht an der Sonne vorbei und erreichte das minimale Perihel. Auf den letzten drei Orbits mit einer Umlaufzeit von 88 Tagen nähert sich die Sonde auf weniger als 9 R_☉ der Sonne, was 6,16 Millionen Kilometern entspricht und damit etwa einem Siebtel der Minimalentfernung des bisherigen Rekordhalters Helios 2. Die Momentangeschwindigkeit beträgt am Perihel ungefähr 690.000 km/h oder 190 km/s. Dies entspricht ca. 0,063 % der Lichtgeschwindigkeit. Sie ist damit das bisher schnellste menschengemachte Objekt.

1. Januar 2025: Das Applied Physics Laboratory empfängt Messdaten, die zeigen, dass die Raumsonde den Eintritt in die Korona unbeschadet überstanden hat und alle Instrumente einwandfrei funktionieren. Die Daten sollen Ende Januar 2025 übertragen werden, wenn die Hauptantenne wieder zur Erde zeigt. Es wird voraussichtlich einige Jahre dauern, bis alle Daten ausgewertet werden.

Am 19. Juni 2025 erreichte die Sonde das 24. Perihel, was zugleich das Ende der Primärmission bedeutet. Seither behält die Sonde ihre Umlaufbahn bei und sammelt Daten, 2026 soll dann über die weitere Mission entschieden werden.

Vom 18. Oktober bis zum 5. November beobachtete die Sonde den interstellaren Kometen 3I/ATLAS mit seiner WISPR-Weitbereichs-Kamera (Wide-Field Imager for Solar Probe). Mit diesem Instrument konnten 10 Aufnahmen des Kometen pro Tag erstellt werden und so seine Passage, mit der geringsten Entfernung zur Sonne von ca. 209 Mio. Kilometern, dokumentiert werden. Zu diesem Zeitpunkt war eine Beobachtung des Kometen mit erdgebundenen Teleskopen nicht möglich und helfen so den Weg des Kometen durch das Sonnensystem nachzuvollziehen.

Die Parker Solar Probe hat mit dem Vorbeiflug am 13. Dezember 2025 ihre 26. Annäherung an die Sonne erfolgreich abgeschlossen. Die Sonde operierte dabei autonom und erreichte mit einer Distanz von 6,2 Millionen Kilometern zur Photosphäre sowie eine Geschwindigkeit von 687.000 km/h erneut physikalische Grenzwerte. Die während der zehntägigen Messphase gewonnenen Daten der vier On-Board-Instrumente geben Aufschluss über die physikalischen Prozesse in der Sonnenkorona. Angesichts der aktuell hohen Sonnenaktivität sind diese Beobachtungen von besonderer Bedeutung für die Erforschung von Sonneneruptionen und deren Auswirkungen auf das interplanetare Umfeld.

Am 11. März 2026 wurde das Ende der Messperiode des 27. Umlauf um Sonne der Sonde gemeldet, die Übertragung der Daten wurde zeitversetzt, mit dem Auftauchen der Sonde aus der Korona der Sonne, für den 17. März erwartet. Wie in den sechs vorangegangenen Umläufen, erreichte die Sonde die projektierten Werte für die minimale Annäherung und der Geschwindigkeit am Perihel der Umlaufbahn. Die dabei gesammelten Daten dieses und der vorangegangenen Orbits der Sonde bieten eine interessante Datengrundlage für die Darstellung der Entwicklung des elfjährigen Sonnenzyklus, innerhalb der Sonnenkorona.

Wissenschaftliche Ergebnisse

Die statistische Analyse der identifizierten Strukturen während der dritten und vierten Umlaufbahn der Parker Solar Probe, unter Berücksichtigung ihrer Beziehung zum Streamergürtel und der Durchquerung der heliosphärischen Stromschicht, lieferte neue Erkenntnisse über den Sonnenwind bis zu einer Distanz von ca. 0,13 AE. Dazu wurde die auf der magnetischen Helizität basierende Identifizierungsmethode für magnetische Flussröhren erweitert. In der 21-tägigen Periode des dritten Orbits wurden 21 dieser Strukturen, sogenannter magnetic flux ropes nachgewiesen, während im 17-tägigen Zeitraum des vierten Orbits 34 Flussröhren identifiziert werden konnten.
Die Mission der Parker Solar Probe hat verdeutlicht, dass der Sonnenwind maßgeblich durch zwei Phänomene geprägt ist: Switchbacks (SBs) und Kleine Magnetische Flussröhren (SMFRs). Besonders in Sonnennähe treten SBs als abrupte, fast 180-Grad-Umkehrungen des Magnetfelds auf, die als kohärente Spitzen in den Sonnenwindwellen erscheinen. Untersuchungen zeigen eine starke Korrelation. SBs treten gehäuft an den Grenzen von SMFRs auf. Es liegt ein kausaler Zusammenhang nahe, da diese SBs an den Rändern der Flussröhren oft eine organisierte axiale Ausrichtung mit Polaritätsumkehr aufweisen, wobei die radiale Richtung stabil bleibt, während das transversale Feld fluktuiert. Es ist wahrscheinlich, dass entweder die physikalischen Prozesse an den SMFR-Grenzen die SBs erzeugen oder dass die magnetische Architektur der Flussröhren die Entstehung von SBs begünstigt.
Die Parker Solar Probe hat erstmals belastbare Belege für eine staubfreie Zone in rund 5,6 Millionen Kilometern Entfernung zur Sonne geliefert. Die Messdaten verdeutlichen, dass die sonst im interplanetaren Raum allgegenwärtigen Staubpartikel in Sonnennähe messbar abnehmen. Diese Entdeckung bietet neue Einblicke in die Entstehungsgeschichte von Planeten und anderen Himmelskörpern unseres Sonnensystems.
Beobachtungen der Sonnenwindionen mit den SPAN-I-Instrumenten von Parker Solar Probe in der Nähe des Sonnenperihels liefern zahlreiche Hinweise auf komplexe, anisotrope, nicht-Maxwellsche Geschwindigkeitsverteilungsfunktionen. Diese bestehen aus Kern-, Strahl- und „Hammerkopf“-Populationen. Die Protonenkernpopulationen sind anisotrop und die Strahlen weisen relativ zum Kern Über-Alfvén-Geschwindigkeiten auf. Die Alphateilchenpopulation zeigt ähnliche Merkmale wie die Protonen. Die modellierten Ionen-VDFs in der nichtlinearen Entwicklungsphase stimmen qualitativ mit PSP-Beobachtungen der anisotropen Kern- und Hammerkopf-Geschwindigkeitsverteilungen überein und quantifizieren den Einfluss der ionenkinetischen Instabilitäten auf die Windplasma-Aufheizung in Sonnennähe. Die Wechselwirkungen zwischen Welle und Teilchen spielen eine wichtige Rolle beim Energietransfer zwischen der magnetischen Energie (Wellen) und der zufälligen Teilchenbewegung, was zu einer anisotropen Erwärmung des Sonnenwindplasmas führt. Entgegen der klassischen Annahme eines rein radialen (speichenförmigen) Ausflusses zeigen aktuelle Sondendaten ein anderes Bild, denn in unmittelbarer Sonnennähe wird der Sonnenwind durch die Rotation unseres Sterns signifikant seitlich abgelenkt. Die gemessene Geschwindigkeit dieser Mitführung übertrifft theoretische Modellvorhersagen dabei um das Zehnfache.

Rezeption

Die Mission wurde mit der Collier Trophy 2024 ausgezeichnet.

Weblinks

Commons: Parker Solar Probe – Sammlung von Bildern

Parker Solar Probe beim JHU-APL (englisch)
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Quellen

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[start-1] 1 2 Die Nasa schickt Raumsonde zur Sonne, Frankfurter Allgemeine Zeitung, 12. August 2018.

[2] Rob Garner: Parker Solar Probe Reports Good Status After Close Solar Approach. 7. November 2018, abgerufen am 24. September 2019.

[tagesschau-3] 1 2 Rendezvous mit der Sonne. In: Tagesschau. 24. Dezember 2024, abgerufen am 9. Februar 2025.

[:0-4] 1 2 Timeline. JHU/APL, abgerufen am 19. Dezember 2019 (englisch).

[5] Jan Mahn: NASA benennt erste Sonnen-Mission um. In: heise online. Heise Gruppe, 1. Juni 2017, abgerufen am 23. April 2025.

[:3-6] 1 2 Science Objectives. Abgerufen am 11. September 2025.

[7] Parker Solar Probe – A Mission to Touch the Sun. JHUAPL_23-05885_11.5.23. In: NASA (Hrsg.): NASA Facts. (englisch, jhuapl.edu [PDF; 1,2 MB]).

[8] Dave McComas: Solar Probe Status Report. (PDF; 1,5 MB) In: parkersolarprobe.gsfc.nasa.gov. 2. März 2004, ehemals im Original (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 23. April 2025 (englisch).@1@2 (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive)

[9] Mission History. JHU/APL, ehemals im Original (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 1. Februar 2010 (englisch).@1@2 (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive)

[:1-10] 1 2 Solar Probe: Report of the Science and Technology Definition Team. (PDF; 31 MB) NASA/TM—2005–212786. In: ntrs.nasa.gov. NASA, September 2005, abgerufen am 23. April 2025 (englisch).

[11] Mission History. JHU/APL, ehemals im Original (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 23. April 2025 (englisch).@1@2 (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive)

[12] Report of the Solar Probe Plus Science and Technology Definition Team: Solar Probe Plus:Report of the Science and Technology Definition Team (STDT). Hrsg.: Goddard Space Flight Center Greenbelt / NASA. 14. Juli 2008 (nasa.gov [PDF]).

[:2-13] 1 2 3 JHUAPL: Parker Solar Probe, Spacecraft. Abgerufen am 11. September 2025 (englisch).

[craft-14] 1 2 3 The Spacecraft facts. The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, 1. Januar 2026, abgerufen am 8. Februar 2026 (englisch).

[darling-15] 1 2 Susannah Darling: Traveling to the Sun: Why Won’t Parker Solar Probe Melt? NASA Headquarters, 26. Juli 2018, abgerufen am 7. Februar 2026 (englisch).

[16] S.D. Bale, K. Goetz, P.R. Harvey u. a.: The FIELDS Instrument Suite for Solar Probe Plus. Hrsg.: Space Sci Rev. 9. Mai 2018, doi:10.1007/s11214-016-0244-5 (englisch).

[17] Liz Fuller-Wright: Princeton in space: Meet ISʘIS, heading to touch the sun. Princeton University, 30. Juli 2018, abgerufen am 4. Juni 2026 (englisch).

[18] Joy Ng: Parker Solar Probe's WISPR Images Inside The Sun's Atmosphere. NASA's Goddard Space Flight Center, 20. Dezember 2021, abgerufen am 27. Februar 2026 (englisch).

[19] Phyllis Whittlesey u. a.: Testing the Solar Probe Cup, An Instrument Designed to Touch The Sun. Hrsg.: NASA. 15. Dezember 2014 (englisch, nasa.gov [PDF]).

[20] NASA’s Mission to Touch the Sun Arrives in the Sunshine State. In: parkersolarprobe.jhuapl.edu. NASA, 6. April 2018, abgerufen am 23. April 2025 (englisch).

[21] Mission Overview. In: parkersolarprobe.jhuapl.edu. JHU/APL, NASA, ehemals im Original (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 23. April 2025 (englisch): „At closest approach, Solar Probe would zip past the Sun at 125 miles per second“

[RNZ-22] Start der ersten Sonde zur Sonnenatmosphäre verschoben. Rhein-Neckar-Zeitung, 11. August 2018.

[23] JHUAPL: Parker Solar Probe: The Mission. Abgerufen am 12. August 2018 (englisch).

[24] Stephen Clark: Delta 4-Heavy selected for launch of solar probe, abgerufen am 23. April 2025 (englisch).

[25] Sarah Frazier: Parker Solar Probe Completes Third Close Approach of the Sun. NASA, 3. September 2019, abgerufen am 23. April 2025 (englisch).

[26] Parker Solar Probe Enters the Magnetically Dominated Solar Corona. In: American Physical Society. 15. Dezember 2021 (englisch, aps.org [PDF; abgerufen am 16. Dezember 2021]).

[27] Parker Solar Probe: A spacecraft has 'touched' the sun for the first time. In: phys.org. 14. Dezember 2021 (englisch, phys.org [abgerufen am 16. Dezember 2021]).

[28] »Parker Solar Probe«: Nasa-Sonde berührt erstmals die Sonne. In: Der Spiegel. 15. Dezember 2021, ISSN 2195-1349 (spiegel.de [abgerufen am 15. Dezember 2021]).

[29] Parker Solar Probe beim JHU-APL (englisch).

[30] Christian Rauch: NASA-Sonde Parker Solar Probe passiert die Sonne so nah wie nie. In: heise online. 22. November 2021, abgerufen am 23. April 2025.

[31] Abbey Interrante: NASA’s Parker Solar Probe Reports Healthy Status After Solar Encounter, 2. Januar 2025 (englisch).

[32] Parker Solar Probe Completes 24th Close Approach to the Sun. Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, 23. Juni 2025, abgerufen am 12. September 2025.

[33] Mara Johnson-Groh: NASA’s Parker Solar Probe Observes Interstellar Comet 3I/ATLAS NASA Mitteilung vom 19. Dezember 2025 (englisch) abgerufen am 18. Juli 2026

[34] Mike Buckley: NASA’s Parker Solar Probe Completes 26th Closest Approach to Sun. Johns Hopkins University Applied Physics Lab, 18. Dezember 2025, abgerufen am 6. Februar 2026 (englisch).

[35] Mike Buckley: NASA’s Parker Solar Probe Makes 27th Swing Around the Sun NASA's Heliophysics Missions Website, abgerufen am 31. Mai 2025

[36] L.L. Zhao, G. P. Zank, u. a.: Detection of small magnetic flux ropes from the third and fourth Parker Solar Probe encounters. Hrsg.: Astronomy & Astrophysics. Band 650, 2. Juni 2021, doi:10.1051/0004-6361/202039298 (englisch).

[37] Kyung-Eun Choi, Oleksiy V. Agapitov, u. a.: Switchbacks near Boundaries of Small-scale Magnetic Flux Ropes in the Young Solar Wind from Parker Solar Probe Observations. Hrsg.: The Astrophysical Journal. Band 988, 14. Juli 2025, doi:10.3847/1538-4357/ade4be (englisch).

[38] Nicki M. Viall, R. A. Howard, u. a.: Near-Sun observations of an F-corona decrease and K-corona fine structure. In: Nature. Band 576, 1. Januar 2019, S. 232 – 236 (englisch).

[39] Leon Ofman, Yogesh, Scott A Boardsen, u. a.: Modeling hot, anisotropic ion beams in the solar wind motivated by the Parker Solar Probe observations near perihelia. Hrsg.: The Astrophysical Journal. 1. April 2025, doi:10.48550/arXiv.2504.00659 (englisch).

[40] Parker Solar Probe Earns the 2024 Collier Trophy. In: naa.aero. NASA – National Aeronautic Association, 25. März 2025, abgerufen am 23. April 2025 (englisch).