Sonnensturm: Wie ein geomagnetischer Sturm der Erde gefährlich werden kann

Ein Sonnensturm kann auf der Erde große Schäden anrichten und auch Satelliten beeinträchtigen. Wie die Sonne der Erde gefährlich wird und was die Forschung dagegen tut.

Frankfurt – Blickt man an einem sonnigen Tag zum Himmel, kann man es sich kaum vorstellen: die Sonne, ein Garant des Lebens auf der Erde, kann für die Erde gefährlich sein. Sie durchläuft einen 11-jährigen Aktivitätszyklus, in dessen Verlauf sich ihre Aktivität bis zum solaren Maximum steigert und dann wieder verringert. Ist die Sonne aktiv, sind an der Oberfläche der Sonne vermehrt Sonnenflecken zu sehen, außerdem schleudert die Sonne in heftigen Eruptionen Materie von sich weg. Bei diesen sogenannten koronalen Masseauswürfen (CMEs) werden geladene Teilchen von der Sonne ausgestoßen, die als Sonnensturm durchs Weltall rasen.

Gelegentlich trifft ein solcher Sonnensturm die Erde und interagiert mit dem irdischen Magnetfeld – deshalb ist auch der Begriff geomagnetischer Sturm gängig. Im besten Fall entstehen dann an den Polen farbenprächtige Polarlichter – im schlimmsten Fall können Sonnenstürme „auf der Erde und im erdnahen Weltraum zu erheblichen Störungen bis hin zum Ausfall kritischer Infrastrukturen führen“, erklärt der Astrophysiker Dr. Volker Bothmer, der am Institut für Astrophysik der Universität Göttingen forscht. Besonders Kommunikations- und Navigationssysteme, Stromnetze, Ölleitungen, elektronische Systeme von Raumsonden und die damit verbundenen Strukturen wie die globale Vernetzung durch das Internet oder die Trinkwasserversorgung seien davon betroffen. Aber auch für Astronaut:innen und Flugpersonal sieht Bothmer Risiken: Sie sind erhöhter Strahlung ausgesetzt.

„Wir wissen, dass auch stärkere Atmosphärenreibung bei erhöhter Sonnenaktivität zum Höhenverlust von Satelliten führt“, erklärt der Astrophysiker. Dieses Phänomen hat kürzlich das private Raumfahrtunternehmen SpaceX von Elon Musk zu spüren bekommen: 40 Satelliten der „Starlink“-Konstellation des Unternehmens wurden von den Auswirkungen eines Sonnensturms zerstört. Eine Partikelwolke von der Sonne, die die Erde erreichte, sorgte dafür, dass die obere Atmosphäre sich aufheizte und sich der Luftwiderstand vorübergehend erhöhte.

Schlechtes Timing für die „Starlink“-Satelliten: Die waren gerade erst gestartet und befanden sich noch in einer sehr niedrigen Erdumlaufbahn, in einer Höhe von etwa 210 Kilometern. SpaceX testet die Satelliten in der Regel in dieser Höhe – „Starlinks“, die nicht funktionieren, können so gleich wieder zum Absturz gebracht werden, während die Umlaufbahn funktionsfähiger Satelliten angehoben wird. 40 von 49 Satelliten konnten gegen den erhöhten Luftwiderstand nichts ausrichten und stürzten ab oder werden in der nächsten Zeit abstürzen, wie SpaceX mitteilte.

Es war nicht das erste Mal, dass Satelliten derart massiv von einem Sonnensturm beeinträchtigt wurden. Beispielsweise verlor der Forschungssatellit Solar Maximum Mission bei einem starken Sonnensturm im März 1989 etwa fünf Kilometer an Höhe, erinnert sich Bothmer. „Wir haben öfter Probleme mit dem Höhenverlust von Satelliten. 1989 haben wir zu über 1000 während des Sonnensturms kurzfristig den Kontakt verloren“, erzählt der Astrophysiker. In den kommenden Jahren könnten erneut Probleme auf die Raumfahrt zukommen: Der aktuelle Sonnenzyklus hat gerade erst begonnen, sein Maximum erwartet Bothmer „schon etwa ab 2024“.