Der derzeitige 25. Sonnenzyklus hat bereits für einige Sonnenstürme gesorgt. GNSS-Systeme können dadurch starke Beeinträchtigungen erfahren. Das DLR weitet entsprechende Informations- und Service-Dienste aus, um die sensible Infrastruktur zu schützen.
Als der damals noch junge britische Astronom Richard Carrington am 1. September 1859 die Entwicklung von Sonnenflecken studiert, erlebte er aus Zufall den schwersten bis dato aufgezeichneten geomagnetischen Sturm. Dieser sorgte dafür, dass selbst in Rom Polarlichter sichtbar wurden und das Telegrafensystem weltweit teils massiv beeinträchtigt wurde. Heute würde ein solcher Sonnensturm weitaus mehr Schaden anrichten, vor allem die Globalen Satellitennavigationssysteme (GNSS) wären betroffen. Im Jahr 2005 hatte ein Sturm GPS für mehr als 10 Minuten lahmgelegt, wobei dieser weit weniger intensiv war als das Carrington-Ereignis, das inzwischen in die Technik-Historie eingegangen ist.
Sonnenstürme senden erhöhte Strahlung und geladene Teilchen in den Weltraum, die Infratsruktur wie GNSS oder auch Stromnetze beeinträchtigen können. Deren Intensität ändert sich in Zyklen von etwa 11 Jahren. Foto: ESA/A. Baker
Nun hat das Ionosphären-Überwachungscenter des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) eine Warnung für das Weltraumwetter 2025 abgegeben. Demnach ist die Gefahr von Sonnenstürmen weiterhin erhöht. Schon im Oktober 2024 vermeldete die amerikanische Weltraumorganisation NASA und die National Oceanographic and Atmospheric Administration (NOAA), dass der 25. Sonnenzyklus seit Beginn der Zählung im 18. Jahrhundert sein Maximum erreicht hat.
Die Sonnenaktivität lässt sich wie in Carringtons Zeiten vor allem an der Zahl der Sonnenflecken erkennen. Mit dem „Muttertags-Sturm“ im Mai 2024 und einem weiteren Sturm der höchsten Kategorie im Oktober 2024 hatte der aktuelle Zyklus bereits zwei Großereignisse. Dabei konnten auch über weiten Teilen Deutschlands Polarlichter beobachtet werden. Ebenso gab es kleinere Beeinträchtigungen der Satellitennavigation und der auf sie angewiesenen Geräte. Vermessungsprofis müssen bei ihren GNSS-Messungen beispielsweise mit längeren Initialisierungszeiten und stärkerer Streuung der Messergebnisse rechnen.
Um genau solche Probleme in Zukunft zu mindern, wird am DLR ein Echtzeit-Ionosphären-Service betrieben und weiterentwickelt: das Ionosphere Monitoring and Prediction Center, kurz IMPC. Es wird am Institut für Solar-Terrestrische Physik des DLR betrieben.
Die Arbeit des Instituts gliedert sich in die Erforschung der solarterrestrischen Kopplungsprozesse, den Ausbau der Weltraumwetterbeobachtung und der Untersuchung des Weltraumwettereinflusses.
Das DLR bietet Nutzenden von Navigationssatelliten im Rahmen des IMPC verschiedenste Echtzeitdaten und Kurzzeitvorhersagen der Ionosphäre, um die Verlässlichkeit von Positionsangaben zu bestimmen. Ziel ist es, durch zeitnahe, genaue und zuverlässige Beobachtungen und Vorhersagen die nationalen Infrastrukturen zu schützen und betroffene Industrien zu unterstützen.
Das IMPC erstellt dazu Echtzeitkarten und Indizes, um zu zeigen, wie stark die Ionosphäre durch Weltraumwetter gestört wird. Dazu gehören unter anderem Elektronendichtekarten (TEC-Karten) und der Rate-of-TEC-Index (ROTI), welcher schnelle Veränderungen in der Ionosphäre sichtbar macht. Diese Daten sind sowohl über die IMPC-Webseite als auch über standardisierte Programmierschnittstellen (APIs) für automatische Systeme abrufbar.
Die Signale von Navigationssatelliten werden auf ihrem Weg zur Erde von der sogenannten Ionosphäre (in der Atmosphäre eingebettetes Plasma in etwa 70 bis 1.000 Kilometer Höhe) abgelenkt. Die Korrektursysteme dieser Ablenkungen sorgen dafür, dass die Ortung im Zentimeterbereich möglich ist. Die Weltraumwetter-Stürme können allerdings zu fehlerhafter Positionierung oder sogar zum Totalausfall des Navigationssignals führen.
Das Maximum des 25. Sonnenzyklus ist zwar vermeintlich schon überschritten, es kann aber noch zu nachlaufenden Maxima kommen. Der Halloween-Sturm von 2003, in seiner Intensität mit dem Muttertags-Sturm vergleichbar, fand knapp zwei Jahre nach einem solaren Maximum statt.
In Antizipation eines in Sachen Weltraumwetter ereignisreichen Jahres 2025, bietet das DLR mit dem neuen „Thema im Fokus: Weltraumwetter“ ein kompaktes Nachschlagwerk mit allen wichtigen Infos zu Sonnenzyklen und -stürmen, der Ionosphäre, Polarlichtern und den verschiedenen Aktivitäten mit denen das DLR die Gefahren und Einflüsse des Weltraumwetters begrenzen möchte.