de.wedoany.com-Bericht: Die Nationale Luft- und Raumfahrtbehörde (NASA) hat das Missionskonzept „Dynamic Atmosphere-Ionosphere Explorer“ (DAPHNE) für die Entwicklung in Phase B ausgewählt, um ihre Pläne zum Schutz orbitaler Infrastruktur und bemannter Raumflüge voranzutreiben.
Das Projekt wird untersuchen, wie Turbulenzen in der unteren Erdatmosphäre nach oben wandern und die Weltraumumgebung stören. Durch die detaillierte Beschreibung des Zusammenwirkens von Erdenergie und Sonnenkräften soll die Mission die Modelle zur Weltraumwettervorhersage grundlegend verbessern. Diese Störungen können die Genauigkeit des Globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) verringern, den Betrieb von Satelliten im niedrigen Erdorbit (LEO) beeinträchtigen und das Strahlungsrisiko für Astronauten außerhalb des Erdmagnetfelds erhöhen. Die Entwicklung in Phase B konzentriert sich auf die Verfeinerung der Flugarchitektur, die endgültige Festlegung der Instrumentenkonstruktion und die Planung des Missionsbetriebs.
Die Mission verfolgt die Ionisationsfront. Seit Jahrzehnten konzentriert sich die Heliophysik-Forschung hauptsächlich auf Top-Down-Modelle, die die Auswirkungen von Sonneneruptionen, koronalen Massenauswürfen und des Sonnenwinds auf die obere Atmosphäre verfolgen. Moderne wissenschaftliche Bewertungen zeigen jedoch, dass ein erheblicher Teil der Variabilität der oberen Atmosphäre tatsächlich von unten angetrieben wird, beeinflusst durch Wettermuster, Temperaturschwankungen und Windvektoren in Erdnähe. Die DAPHNE-Architektur schließt diese wissenschaftliche Lücke, indem sie ein Paar identischer Satelliten in einem extrem niedrigen Erdorbit in Formation fliegen lässt. Diese beiden Satelliten arbeiten als koordiniertes Paar und führen simultane Mehrpunktmessungen in der Thermosphäre und Ionosphäre durch – der dünnen, hochvariablen Grenzschicht, in der die neutrale Erdatmosphäre in das ionisierte Plasma des Weltraums übergeht.
Jeder Satellit wird drei spezielle Fernerkundungsinstrumente tragen: das Global High-Resolution Thermospheric Imaging Michelson Interferometer (MIGHTI), das Far Ultraviolet Ionospheric Imager (FUVI) und das Orbital Plasma Analyzer Telescope (PLATO). Diese Nutzlast liefert hochgenaue Daten zu neutralen Winden, Umgebungstemperatur und Gaszusammensetzung. Nach der Einbeziehung der unteren Atmosphärenenergie in Weltraumwettermodelle können Forscher den Weg der Energieaufwärtsausbreitung durch die Orbitalsäule klar verfolgen.
Die DAPHNE-Mission zeichnet sich durch hohe Erblichkeit und geringes Risiko aus. Ursprünglich als maßgeschneiderte Konzeptstudie für die NASA-Chance „Dynamic Neutral Atmosphere-Ionosphere Coupling“ (DYNAMIC) vorgeschlagen, wurde sie von der Nationalen Akademie der Wissenschaften in der „Heliophysics Decadal Survey“ als wichtige strukturelle Priorität eingestuft. Die Mission wird von der leitenden Forscherin Aimee Merkel vom Labor für Atmosphären- und Weltraumphysik (LASP) der University of Colorado Boulder geleitet. LASP arbeitet mit BAE Systems Space & Mission Systems in Boulder an der Raumfahrzeugherstellung und mit dem Naval Research Laboratory in Washington, D.C., an der Integration der Kerninstrumente zusammen. Merkel erklärte nach der Auswahl des Projekts, dass DAPHNE eine bedeutende Lücke im wissenschaftlichen Verständnis schließen und helfen werde, langjährige Fragen zur Wechselwirkung zwischen Erde und Sonne zu beantworten.
Das Projekt ist als risikoarmes, erblichkeitsstarkes Vorhaben konzipiert, das bewährte technische Rahmenwerke nutzt, um den wissenschaftlichen Datengewinn pro Geldeinheit zu maximieren. Nach Abschluss der Phase B wird die Mission 2027 einer formellen Bestätigungsprüfung durch die NASA unterzogen, um den Entwicklungsfortschritt zu bewerten und die endgültigen Flugmittel zuzuweisen. Bei Bestätigung ist die Gesamtkostenobergrenze der Mission streng auf 250 Millionen US-Dollar (Geschäftsjahr 2023) begrenzt, ohne Startbeschaffung, mit einem angestrebten Startfenster frühestens 2029. Die Managementaufsicht über den gesamten Lebenszyklus des Projekts erfolgt über das Sonne-Erde-Sondenprojekt des NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.
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