Eine Mission, die seit fast 30 Jahren von der NASA geplant ist, hat am 12. August 2018 endlich die Erde hinter sich gelassen. An diesem Tag trat die „Parker Solar Probe“ ihre Reise in die unmittelbare Nachbarschaft der Sonne an. Den Start absolvierte das Raumfahrzeug an Bord einer Delta 4 „Heavy“, der United Launch Alliance. Benannt wurde die Raumsonde nach dem amerikanischen Astrophysiker Dr. Eugene Parker, dem Entdecker des Sonnenwindes und seiner Wechselwirkung mit dem Magnetfeld der Erde. Von Parker stammt auch der Begriff „Sonnenwind“, den er 1959 als erster benutzte.

Der Start der vom Johns Hopkins Laboratory der NASA gebauten Sonde begann um 9:31 Uhr mitteleuropäischer Zeit (3:31 Uhr US-Ostküstenzeit) an der Startanlage 37 der Luftwaffenbasis Cape Canaveral in Florida. Die drei Common Booster Cores (CBC) der ersten Stufe arbeiteten für drei Minuten und 56 Sekunden gemeinsam. Dann wurden die beiden äußeren CBC’s abgetrennt. Fünf Minuten und 36 Sekunden nach dem Liftoff war auch der Treibstoff der zentralen Antriebseinheit aufgebraucht und die Centaur-Oberstufe übernahm von da an den weiteren Antrieb. Zehn Minuten und 37 Sekunden nach dem Verlassen der Startrampe war ein annähernd kreisförmiger Übergangsorbit in 175 Kilometern Höhe  erreicht. Danach folgte eine zwölf Minuten lange Driftphase, bis die Orbitaleinheit, bestehend aus zweiter Stufe, dritter Stufe und der Raumsonde, das Einschussfenster für die Transferbahn erreichte. Dann zündete die Centaur erneut, dieses Mal für gut 14 Minuten.

Nach dem Brennschluss der 2. Stufe war eine Geschwindigkeit von 11,95 Kilometer pro Sekunde relativ zur Erde erreicht. Danach wurde auch sie abgetrennt, und der Thiokol STAR 48BV-Feststoffmotor übernahm die weitere Beschleunigung. Nach 84 Sekunden war auch hier der Treibstoff verbraucht und der Motor wurde abgeworfen. Zu diesem Zeitpunkt waren etwa  15 Kilometer pro Sekunde relativ zur Erde erreicht. Allerdings war es, anders als bei Raumsonden, die zu den äußeren Planeten gesendet werden, ein „Kick“ entgegen der Bewegungsrichtung der Erde um die Sonne, um möglichst tief in den Gravitationstrichter unseres Heimatgestirns eintauchen zu können. Aber selbst das reicht nicht aus, um die gewünschte Bahn zu erreichen, so dass im Verlauf der Mission sieben nahe Vorbeiflüge an der Venus durchgeführt werden müssen, um zusätzlich Orbitalgeschwindigkeit abzubauen, und das Perihel niedrig zu halten. Der erste dieser Vorbeiflüge erfolgt schon in wenigen Wochen, nämlich am 2. Oktober. Kurz darauf, am 5. November 2018, erreicht die Parker Solar Probe bereits das erste Mal das Perihel.

Um die enormen Anforderungen an die Ziel-Trajektorie zu erfüllen brauchte es die Kraft der zweitgrößte Trägerrakete der Welt, in Verbindung mit der weltweit leistungsfähigsten Oberstufe, einem zusätzlichen Feststoff-Raketenmotor und einem sehr niedrigen Gewicht des Raumfahrzeuges selbst. Die Parker Solar Probe wiegt lediglich 685 Kilogramm (bei einer Rakete, die in der Lage ist, 28 Tonnen Nutzlast in eine niedrige Erdumlaufbahn zu bringen). Es ist damit mit Abstand die leichteste Nutzlast, die jemals mit einer Delta 4 „Heavy“ ins All befördert wurde. Die bisher leichteste Nutzlast war ein Satellit des US-Verteidigungsministeriums gewesen, der 5,2 Tonnen wog und direkt in einen geostationären Orbit transportiert worden war. Allerdings muss man bei der aktuellen Mission auch das Gewicht der dritten Stufe dazu rechnen, die mit auf Fluchtgeschwindigkeit beschleunigt wurde. Zusammen mit der Sonde selbst wiegt sie 2.700 Kilogramm.

Die Mission war schon seit den frühen 90iger Jahren in Vorbereitung. Das Originalkonzept, der Solar Orbiter, wurde 2003 von der Regierung Bush wieder storniert. Sechs Jahre später nahm die NASA das Thema erneut auf, zunächst noch unter der Bezeichnung „Solar Probe Plus“. Am 31. Mai letzten Jahres wurde das Raumfahrzeug dann umbenannt in „Parker Solar Probe“. Damit einher ging ein radikaler Wechsel in der Politik der Namensgebung für wissenschaftliche Raumfahrzeuge. Bis dahin durften sie stets nur „posthum“ nach berühmten Forschern benannt werden. Der sehr erfreuliche Nebeneffekt: Der trotz seiner 91 Jahre noch sehr muntere und agile Eugene Parker stand den Medien für zahlreiche Interviews zur Verfügung und konnte den Start „seiner“ Sonde miterleben.

Die Parker Solar Probe soll während ihrer siebenjährigen Mission der Sonne bis auf sechs Millionen Kilometer nahe kommen, das sind nur 0,04 Astronomische Einheiten. Sie wird dabei einer 520mal höheren Sonneneinstrahlung ausgesetzt sein, als wenn sie sich auf Höhe der Erdumlaufbahn befinden würde. An ihrem Thermalschild wird sie sich dabei bis auf fast 1.400 Grad Celsius aufheizen, während die Temperaturen hinter diesem Schutzschild bei moderaten 30 Grad bleiben werden.

Für die Solargeneratoren, mit denen das Raumfahrzeug seinen Strom gewinnt, musste ein neues, revolutionäres aktives Kühlungssystem entwickelt werden. Es arbeitet mit Wasser und  verhindert, dass die Temperatur der Solarzellen-Ausleger in Sonnennähe auf mehr als 150 Grad Celsius steigt. Der schwierigste Teil der Reise für dieses auf extrem hohe Temperaturen ausgelegte Kühlsystem werden der Start und die erste Flugphase sein, denn dann können Teile der Sonde bis zu minus 140 Grad kalt werden. Aus diesem Grund wurde vor dem Start der Kühlmitteltank vorgeheizt. 150 Millionen Kilometer Sonnenabstand (so weit ist die Erde von der Sonne entfernt) stellen eine ziemliche Herausforderung für ein Raumfahrzeug dar, das für größtmögliche Sonnennähe ausgelegt ist.

Bild: Startplakat für die Parker Solar Probe; Credit: ULA