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Die Flucht der zerstörerischen Elektronen - präsentiert von Science@NASA.
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Warnung: Die Erde ist von Elektronen umgeben, die unsere Technologie stören können.
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Eine Population von hochenergetischen Elektronen bewohnt die Van Allen-Strahlungsgürtel hoch über der Erde.
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Während diese Elektronen auf der Erdoberfläche, wo wir durch die Atmosphäre geschützt sind, keine Gefahr für den Menschen darstellen, wurden sie für viele Ausfälle von Raumfahrzeugen verantwortlich gemacht.
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Elektronenschwärme können Satellitenkörper und kurzschlussempfindliche Elektronik durchdringen und elektrifizieren.
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Sie zu vermeiden ist eine gute Idee. Um das zu tun, muss man allerdings herausfinden, wo sie sich befinden, und das ist ein Problem, denn diese Elektronen können sehr schwer zu erfassen sein.
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Die Van Allen-Gürtel wurden 1958 entdeckt, und ihre Entdeckung war eine der frühesten wissenschaftlichen Errungenschaften des Raumfahrtzeitalters.
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Es ist bekannt, dass während Sonnenstürmen hochenergetische Elektronen in den Gürteln verschwinden und nur wenige Stunden später wieder zurückkehren.
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Dieses seltsame Phänomen wurde erstmals in den 1960er Jahren entdeckt und stellte Physiker seither vor ein Rätsel.
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Im Jahr 2012 führte die NASA die Radiation Belt Storm Probes, oder RBSP, ein, die inzwischen in Van Allen Probes umbenannt wurden.
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Anstatt den Strahlungsgürteln auszuweichen, fliegen diese stark abgeschirmten Raumschiffe regelmäßig direkt in diese hinein.
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Ihre Aufgabe ist es, herauszufinden, was den Gürtel so gefährlich und zudem so unberechenbar macht.
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In den wenigen Jahren seit ihrer Einführung haben die Van Allen Probes viele Entdeckungen gemacht, wie zum Beispiel die gelegentliche Existenz eines dritten Strahlungsgürtels, von dem vorher niemand wusste.
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Das Rätsel der verschwindenden Elektronen ist aber noch nicht vollständig gelöst.
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Eine beliebte Vorstellung unter Forschern ist, dass sich die Elektronen in die obere Atmosphäre der Erde absetzen und ihre Energie hoch über der Oberfläche unseres Planeten ablagern.
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Aber wie? Was könnte so einen Elektronenregen auslösen?
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Um diese Frage zu beantworten, brauchten die Van Allen Probes Hilfe von unten.
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Seit 2013 startet ein internationales Forscherteam unter der Leitung der Physikerin Robyn Millan vom Dartmouth College Forschungsballons von der Antarktis aus, die jeweils mehr als acht Etagen hoch sind.
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Diese riesigen Ballons fahren mit zirkumpolaren Winden um den Südpol,
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und fliegen bis zu 40 Kilometer hoch, während sie nach Anzeichen dafür suchen, dass Elektronen oben in die Atmosphäre eindringen.
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Der Name des Programms lautet BARREL, kurz für Balloon Array for Radiation Belt Relativistic Electron Losses.
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Der Elektronenregen zeigt sich, wenn er auftritt, durch das verräterische Leuchten von Röntgenstrahlen.
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Sie sind das Nebenprodukt von Elektronen, die auf Atome und Moleküle in der oberen Atmosphäre auftreffen.
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Die BARREL-Ballons sind mit einer Ladung von Sensoren zur Beobachtung solcher Emissionen ausgestattet.
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Gelegentlich sind die Ballons in der Luft, wenn die Van-Allen-Sonden über ihnen vorbei fliegen.
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Eine solche Verknüpfung ist für diese Forschung perfekt, die beiden Sonden können die Elektronen von oben verfolgen, während die Ballons dies von unten tun.
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Es gab zwei solcher Verknüpfungen, eine am 3. Januar und eine weitere am 6. Januar 2014, und die Forscher nutzten sie sinnvoll.
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Durch ihre Zusammenarbeit konnten die Van Allen Probes und BARREL einen Fluchtweg zusammenstellen.
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„Die Elektronen wurden über mehrere Tage hinweg allmählich abgetragen, zum Teil durch Wechselwirkung mit plasmasphärischem Zischen", schrieben Millan und ihre Kollegen in einem Brief, der in der „nature" veröffentlicht wurde.
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Das plasmasphärische Zischen ist eine Art elektromagnetischer Strahlung oder Plasmawelle, die diese hochenergetischen Elektronen in Richtung Erde verstreuen kann.
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Von der Antarktis nach oben schauend, konnte BARREL die Elektronen messen, die ihre Energie in Form von relativ harmloser Röntgenstrahlung verloren.
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Das plasmasphärische Zischen wurde gleichzeitig von beiden Satelliten der Van Allen Probes beobachtet.
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Vielleicht gibt es andere Wege für die Elektronen, den Van Allen-Gürteln zu entkommen - das Rätsel ist noch nicht gelöst.
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Während sich 2015 dem Ende zuneigt, hat das BARREL-Team auf der Suche nach weiteren Hinweisen eine dritte Aktion mit Ballonflügen über Schweden abgeschlossen.
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