SAMPEX stürzt in die Atmosphäre
Das Ende einer 20-jährigen Mission
Eine künstlerische Darstellung des SAMPEX-Satelliten.
SAMPEX (Solar, Anomalous, and Magnetospheric Particle Explorer) war die erste einer neuen Reihe von kleinen Explorer-Missionen und übertraf die geplante Einsatzzeit von drei Jahren bei weitem. Der Satellit wurde am 3. Juli 1992 gestartet und auf eine nahezu polare Umlaufbahn mit geringer Höhe (520 bis 670 km) gebracht, um die Strahlungsgürtel der Erde systematisch zu untersuchen. Als weiteres Forschungsziel führte SAMPEX insbesondere hochempfindliche Messungen von Elektronen und Ionen von der Sonne und aus dem interplanetaren Raum durch, während es die Polregionen passierte. Um dabei die Ionenladungszustände dieser solaren und interplanetaren Teilchen bei hohen Energien zu bestimmen, wo eine in-situ-Messung der Ladungszustände technisch nicht möglich ist, machte sich SAMPEX das Erdmagnetfeld als Masse-pro-Ladungs-Spektrometer zunutze.
Die wissenschaftliche Nutzlast bestand aus vier Instrumenten zur Vermessung der Elektronen und Ionen im Massenbereich von Protonen bis zu Eisen-Ionen über einen großen Energiebereich. Das Heavy Ion Large Telescope (HILT) wurde am MPE in Zusammenarbeit mit der Aerospace Corporation, USA, entwickelt, um die Energien und Massen der Ionen von Helium bis Eisen äußerst genau zu messen. Seine Empfindlichkeit umfasste dabei insbesondere solare Ionen mittlerer Energie, die galaktische kosmische Strahlung sowie die Komponente der anomalen kosmischen Strahlung mit maximaler Intensität. Darüber hinaus kann eine der Betriebsarten von HILT auch relativistische Elektronen mit der hohen zeitlichen Auflösung von bis zu 20 ms messen – und dieser Modus wurde nun für die allerletzten Messungen benutzt.
Im Laufe seiner Missionsdauer lieferte SAMPEX zum ersten Mal kontinuierliche Messungen der energiereichen Ionen und relativistischen Elektronen mit hoher Empfindlichkeit über fast zwei Sonnenzyklen hinweg. Diese Daten führten zu neuen Einblicken in die Beschleunigung, sowie Transport- und Verlust-Prozesse in der Magnetosphäre der Erde, die durch den schnellen Sonnenwind oder durch Masseneruptionen der Korona im Sonnenwind angetrieben werden. Mit SAMPEX wurden auch doppelt geladene Ionen (N, O, Ne) der anomalen Komponente der kosmischen Strahlung interstellaren Ursprungs entdeckt, wodurch deren Beschleunigungszeit in der äußeren Heliosphäre auf wenige Jahre eingegrenzt werden konnte. Die Messungen bestätigen auch, dass tatsächlich eine „gefangene“ Komponente dieser anomalen Höhenstrahlung existiert, und zeigten, dass diese sich in einem schmalen Band innerhalb der inneren Region des Van-Allen-Gürtels befindet. Darüber hinaus befasste sich die SAMPEX-Mission erfolgreich mit wichtigen wissenschaftlichen Zielen zu energiereichen solaren Teilchen; beim Start von SAMPEX hatte die Sonne gerade den Höhepunkt ihres 11-jährigen Sonnenzyklus beendet und steuerte auf das solare Minimum zu.