Astroinformatics and Heliophysics at the FHNW Institute for Data Science

ROLE OF THE INSTITUTE FOR DATA SCIENCE

> Project lead

> Instrument design and construction

> Flight software, ground software

> Science

Principal investigator: Säm Krucker

Partners: international consortium, academy&industry
CH-partners: Kögl Space GmbH, Art of Technology, Almatech, Paul Scherrer Institut

Funding: ESA/Prodex, Swiss Space Office, SNF

Start of project: 2010
Instrument delivered: 2017
Spacecraft launched: February 9/10, 2020
Instrument turned on: April 14, 2020
Science: ongoing

Keywords: space sciences, solar physics, Solar Orbiter

ZUSAMMENFASSUNG IN DEUTSCH

Solar Orbiter untersucht die Sonne aus der Nähe
Die Europäische Raumfahrtbehörde ESA baute die Raumsonde Solar Orbiter, welche unseren nächsten Stern in einer Distanz von 50 Millionen km umrunden wird. Das ist ein Drittel des Abstandes zwischen Sonne und Erde. Die Sonde wird der Sonne näher kommen als der nächste Planet Merkur. An Bord befinden sich 10 spezielle Instrumente, welche Bilder der Sonne machen und gleichzeitig die Umgebung vor Ort untersuchen.

Röntgenteleskop der FHNW
Eines der Instrumente wurde an der Fachhochschule Nordwestschweiz entwickelt und gebaut. Das Röntgenteleskop STIX ist ein Spektrometer mit 30 Detektoren mit vorgesetzten Gittern, durch welche die Röntgenstrahlen gelenkt werden. Die Bilder werden indirekt aus den Messungen rekonstruiert.

Start 10. Februar 2020
Solar Orbiter wurde mit einer Atlas V-Rakete von Cape Canaveral in den Weltraum befördert. Von dort aus begann die dreieinhalbjährige Reise zu unserem nächsten Stern. Unterwegs fliegt die Sonde mehrmals nahe des Planeten Venus und der Erde vorbei, um Schwung zu holen und auf die richtige Umlaufbahn gelenkt zu werden.

Beobachtungen in allen Wellenlängen
Bereits jetzt untersuchen mehrere Bodenteleskope und Raumsonden mit stets präziseren Instrumenten die Sonne in allen Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums, vom Radiobereich zu den hochenergetischen Röntgen- und Gammastrahlen, sowie die magnetischen Felder. Eine davon ist die NASA Parker Solar Probe, die im August 2018 startete und der Sonne so nahe kommen wird wie keine Sonde zuvor. Wegen der Nähe muss sie ihre Instrumente hinter einem Hitzeschild verbergen und kann nur Messungen vor Ort vornehmen. Solar Orbiter kommt der Sonne nicht ganz so nahe. Sie kann unseren Stern durch kleine Löcher im Hitzeschild direkt beobachten und gleichzeitig Messungen vor Ort machen.

Was will man untersuchen?
Die vielfältigen Beobachtungen sind notwendig, um die komplexe Dynamik zu untersuchen, die mit der Sonnenaktivität verbunden ist. Zum Beispiel, warum die Atmosphäre der Sonne heisser wird, je weiter sie von der Sonnenoberfläche entfernt ist, statt sich abzukühlen. Oder wie ein Sonnensturm entsteht und sich verbreitet. Das betrifft auch uns, denn grosse Explosionen auf der Sonne können Auswirkungen bis auf die Erde haben.

SUMMARY

STIX is an X-ray telescope designed and built at FHNW. It is one of 10 instruments on board Solar Orbiter, the ESA spacecraft travelling very close to the sun. The mission collects information in multiple wavelengths for studying solar activity in unprecedented detail. This will bring us a big step closer to understanding the workings of our closest star. STIX will contribute to this goal by providing imaging spectroscopy of solar X-ray emission and information on accelerated electrons associated with solar flares. It will look at the very point where solar eruptions start.

PEOPLE @FHNW CURRENTLY WORKING ON STIX

PEOPLE  @FHNW WHO WORKED ON STIX BEFORE

• Casadei Diego, Dr. (I4DS) until 2018
• Grimm Oliver, Dr. (I4DS) until 2020
• Hochmuth Nicky (I4DS) until 2017
• Iseli Linus (IPPE) until 2013
• Kabosch Dino (IPPE) until 2013
• Kobler Stefan (IPPE) until 2013
• Kuhar Matej, Dr. (I4DS) until 2020
• Molendini Francesca, Dr. (I4DS) until 2018
• Repond Laurent (IPPE) until 2013
• Schori Dominic (IPPE) until 2017

OPEN RESOURCES AND RESULTS

The first flare observed by STIX

Time profile and X-ray spectrum of the flare of June 7th, 2020.

Am 7. Juni hatten wir Glück! Obwohl die Sonne in einer ruhigen Phase war, registrierte STIX noch während der Einschaltphase den ersten Sonnenflare. Dieser sendete Röntgenstrahlen aus, welche von allen 32 Detektoren registriert wurden. Nun wird daraus ein Bild konstruiert. Dies zum ersten Mal zu tun, ist mit einem enormen wissenschaftlichen und mathematischen Aufwand verbunden, da viele instrumentelle Korrekturen vorgenommen werden müssen. Wenn der Rekonstruktionsprozess erfolgreich ist, können Bilder automatisch generiert werden.

VISUALS AND AUDIO