Ein Forschungsprojekt der Nasa hat sich die Erforschung des Erd-Magnetfelds zum Ziel gemacht: 16 Magnetfeldsensoren detektieren von Raumsonden aus, wie sich erdnahe Magnetfelder trennen und wieder verbinden. Die Sensoren befinden sich dabei an 48 Meter langen Kabeln, abgespult von Schrittmotoren.

Das Nasa-Forschungsprojekt Magnetospheric Multiscale (MMS) soll erstmals ein dreidimensionales Abbild davon liefern, wie sich erdnahe Magnetfelder trennen und wieder verbinden. Bei diesen Vorgängen werden große Mengen Energie freigesetzt, die auch starke Auswirkungen auf irdische Elektronik haben können. Die MMS-Mission besteht aus vier identischen Raumsonden, die am 12. März von Cape Canaveral in den Weltraum gestartet sind. Dort wird jede Sonde vier kugelförmige Magnetfeldsensoren an 48 Meter langen Kabeln hinausschicken und so einen großen Messbereich abdecken. Die Kabel werden von Faulhaber-Schrittmotoren abgespult, sobald die Raumfahrzeuge in ihrem Zielgebiet angelangt sind.
„In der Raumfahrt gibt es keine zweite Chance“, erklärt Michaël Raymond von Faulhaber Precistep in La Chaux-de-Fonds, Schweiz, „die Geräte an Bord der Sonde müssen ihre Aufgabe absolut zuverlässig erledigen. Die Nasa hat deshalb eigens ein Audit unserer Produktion durchgeführt und sich davon überzeugt, dass unsere Motoren ihren Anforderungen entsprechen.“

Weltraum-spezifische Besonderheiten
Zu diesen Anforderungen gehören auch eine hohe Motorleistung bei geringem Gewicht – beim Raketenstart zählt jedes Gramm – und möglichst kleinen Ausmaßen. Motor und Präzisionsgetriebe sind nur knapp über 56 Millimeter lang. Die Einheit leistet bis zu 0,5 Newtonmeter an der Abtriebswelle.
Damit sie im Weltraum einwandfrei arbeiten können, wurden die Kugellager der Motoren und die Zahnräder der Getriebe mit einem speziellen Schmierstoff geschmiert, der auch im Vakuum und bei tiefkalten Temperaturen seine Funktion erfüllt. Außerdem erhielten die Einheiten aus Motor und Getriebe Entlüftungslöcher, um die im Gehäuse eingeschlossene Luft beim Verlassen der Erdatmosphäre austreten zu lassen und damit einen unerwünschten Druckunterschied zu vermeiden.

Auswirkungen auf das Weltraumwetter
Die Raumsonden werden in verschiedenen dreidimensionalen Formationen in Bereiche des Erdmagnetfeldes fliegen, in denen die sogenannte magnetische Rekonnexion stattfindet. Bei diesem physikalischen Vorgang ändert sich die Struktur eines Magnetfeldes explosionsartig, und große Energiemengen werden freigesetzt.
Die MMS-Mission soll zum ersten Mal ein dreidimensionales Bild dieser Vorgänge liefern. Sie sind ein entscheidender Faktor des Weltraumwetters, das wiederum Kommunikationssatelliten im Orbit und Elektrotechnik auf der Erde beeinflusst. Die beteiligten Wissenschaftler erwarten zudem, mit den Daten von den MMS-Sonden zu einem besseren Verständnis fundamentaler Abläufe im Universum zu gelangen.