Am 23. Juli 2025 hat die NASA das REAL‑Instrument (Relativistic Electron Atmospheric Loss) an Bord eines 3U‑CubeSats in eine niedrige Erdumlaufbahn (LEO) gebracht. Das kompakte Messsystem kann Teilchen mit Energien von 1 keV bis 2 MeV in bis zu vier Richtungen gleichzeitig erfassen und so Mikroburst‑Ereignisse mit einer Zeitauflösung von 20 ms bis 100 ms dokumentieren.
Hintergrund: Van‑Allen‑Strahlungsgürtel
Rund um die Erde sind geladene Teilchen in den Van‑Allen‑Strahlungsgürteln gefangen. Der innere Gürtel besteht vorwiegend aus hochenergetischen Protonen, der äußere aus energiereichen Elektronen, die als „Killer‑Electrons“ Satelliten beschädigen können. Die Dynamik dieser Gürtel, insbesondere das plötzliche Auftreten und Verschwinden von Elektronen, stellt eine dauerhafte Gefahr für GPS‑ und Kommunikationssatelliten dar.
Energieverlust durch Präzipitation
Elektronen können aus den Gürteln in die Erdatmosphäre fallen – ein Vorgang, der als energetische Elektronen‑Präzipitation (EEP) bezeichnet wird. Solche Verlustereignisse dauern von wenigen Millisekunden bis zu mehreren Stunden. Wissenschaftler untersuchen, ob die Teilchen durch diffusive Prozesse oder durch nichtlineare Wechselwirkungen mit Plasma‑Wellen gestreut werden.
Instrumentdesign und Sensoren
REAL integriert drei Sensor‑Köpfe: einen Low‑Energy‑Head (1 keV–40 keV) mit 36 Aperturen, einen Medium‑Energy‑Head (40 keV–400 keV) mit fünf Aperturen und einen High‑Energy‑Head (400 keV–2 MeV) mit vier Aperturen. Jeder Kopf besitzt mehrere Blickrichtungen, die über Aluminium‑Kollimatoren bzw. einen Miniatur‑Elektro‑statik‑Analysator (ESA) realisiert sind. Die gesamte Elektronik belegt etwa die Hälfte des CubeSat‑Volumens.
Leistungsdaten und Betrieb
Nach dem Start operiert das Instrument in einer Ausrichtung entlang der Erd‑Magnetfeldlinien und misst gleichzeitig Teilchenmenge, Energie und Einfallswinkel. Die Zeitauflösung von 20 ms ermöglicht die Erfassung von Mikroburst‑Ereignissen, die mit herkömmlichen CubeSat‑Messungen nicht sichtbar wären. Alle drei Sensor‑Köpfe funktionieren weiterhin nominal und liefern kontinuierlich wissenschaftliche Daten.
Wissenschaftliche Einschätzungen
„Die meisten CubeSats können Teilchen nur aus einer Richtung messen und müssen dafür rotieren, was zu einer Messverzögerung von mehreren Sekunden führt“, erklärte der Physiker Thomas Sotirelis, Entwickler des REAL‑Sensors. „Mit REAL können wir drei Sensoren mit mehreren Blickrichtungen in einem 100 mm‑Kopf kombinieren und so Mikroburst‑Ereignisse in Echtzeit erfassen.“
Bedeutung fĂĽr zukĂĽnftige Missionen
Die erfolgreiche Demonstration zeigt, dass hochpräzise Teilchenmessungen, die früher große, teure Raumfahrzeuge erforderten, nun mit kleinen, kostengünstigen Plattformen möglich sind. Das eröffnet Perspektiven für CubeSat‑Konstellationen, die die Strahlungsumgebung kontinuierlich überwachen und damit die Sicherheit von weltraumbasierten Infrastrukturen erhöhen können.
Dieser Bericht basiert auf Informationen von NASA, lizenziert unter Public Domain (U.S. Government Work).
[Lizenzangabe]: ‚Public Domain (U.S. Government Work)‘
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