Impressum: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung Max-Planck-Stra§e 2 37191 Katlenburg-Lindau Tel.: + 49 (0) 55 56 9 79 - 0 Fax: + 49 (0) 55 56 9 79 - 2 40 http://www.mps.mpg.de E-Mail: [email protected] Verantwortlich für den Inhalt: Peter Czechowsky, Patrick Daly, Grit Koch, Birgit Krummheuer, Norbert Krupp, Andreas Lagg, Dieter Schmitt, Thorsten Stahn, Johannes Wicht Bildnachweis: J. Herting, Göttingen EADS Astrium GmbH, Friedrichshafen IPS, Royal Swedish Academy of Sciences, Schweden Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, CA, USA University of Arizona, Tucson, AZ, USA Stanford University, Stanford, CA, USA MPS, Katlenburg-Lindau ESA NASA

Konzept und Graphik-Design: Airbrushdesign J. Herting, Göttingen Druck: Max-Planck-Institut für Goltze Druck, Göttingen Sonnensystemforschung August 2009, Auflage: 5000 Diese Broschüre und weitergehendes Informationsmaterial, Katlenburg-Lindau ein Videofilm und Tätigkeitsberichte über die Arbeit am Institut können gegen Selbstkostenpreis vom Institut bezogen werden. Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung Max Planck Institute for Solar System Research

Das Institut The Institute

Die Erforschung unseres Sonnensystems steht im Abteilung / Nachwuchsgruppe The exploration of our solar system is the central Mittelpunkt der wissenschaftlichen Arbeiten des Department: Helio- und Astero- theme for the scientific research done at this Instituts. Es gliedert sich in zwei Abteilungen: Sonne und seismologie / Institute. It is organised in two departments: one for Sonne und Heliosphäre sowie Planeten und Heliosphäre / Max Planck the Sun and Heliosphere and the other for Planets Kometen. Zusätzlich bestehen seit 2002 eine Sun and Heliosphere Research Group and Comets. In addition, since 2002 there is also an International Max Planck Research School and International Max Planck Research School und Schwingungen der Sonne und Sterne; seit 2005 die Nachwuchsgruppe Helio- und Forschungsschwerpunkte: since 2005 a Max Planck Research Group for Helio- Sonnenatmosphäre; solares Magnetfeld; Sonneninneres; Aufbau von Sonnen- Asteroseismologie. and Asteroseismology. Heliosphäre; interplanetares Medium; flecken und aktiven Gebieten ■ Gegenstand der Forschung am Institut sind die Strahlung und energiereiche Teilchen Solar and stellar oscillations; solar ■ Subjects of research at the Institute are the various verschiedenen Objekte des Sonnensystems. Ein von der Sonne; kosmische Strahlung interior; subsurface structure of sunspots objects within the solar system. A major area of gro§es Arbeitsgebiet betrifft die Sonne, ihre Main Areas of Research: and active regions study concerns the Sun, its atmosphere, the interpla- netary medium as influenced by the solar wind, as Atmosphäre, das vom Sonnenwind beeinflusste Solar atmosphere; solar magnetic field; Leiter / Head interplanetare Medium sowie den Einfluss der sola- heliosphere; interplanetary medium; Prof. Dr. Laurent Gizon well as the impact of solar particles and radiation on ren Partikel- und Wellenstrahlung auf die Planeten. radiation and energetic particles from the the planets. The second area of research involves the Das zweite Forschungsthema befasst sich mit dem Sun; cosmic radiation interiors, surfaces, atmospheres, ionospheres, and Inneren, den Oberflächen, Atmosphären, Iono- magnetospheres of the planets and their moons, as sphären und Magnetosphären der Planeten und ihrer Direktor / Director: IMPRS well as of comets and asteroids. Monde sowie der Kometen und Asteroiden. Prof. Dr. Sami K. Solanki Solar System ■ School A further essential part of the activities at the ■ Ein weiterer wesentlicher Teil der Arbeiten bein- Institute is the development and construction of haltet die Entwicklung und den Bau von Instru- instruments for space missions. The Institute, as the menten für Weltraummissionen. Das Institut, International Max Planck Research successor to the Max Planck Institute for hervorgegangen aus dem Max-Planck-Institut für School on Physical Processes in the Solar Aeronomy, is in an excellent position to meet these Aeronomie, ist für diese technologisch anspruchs- Abteilung / technologically demanding tasks. Highly qualified Department: System and Beyond at the Universities of vollen Aufgaben hervorragend ausgestattet. Erfah- Braunschweig and Göttingen and experienced specialists work in well-equipped rene und hoch qualifizierte Fachkräfte arbeiten in Planeten und workshops, in electronic and optics labs as well as gut ausgerüsteten Werkstätten und Laboratorien für Kometen / with special facilities such as clean rooms, thermal Elektronik und Optik sowie in Spezialeinrichtungen Planets and Comets vacuum chambers, and vibration test stands. wie Reinräumen, an Thermal-Vakuum-Kammern Forschungsschwerpunkte: Technische ■ The analysis and interpretation of the acquired und an Vibrationstest-Anlagen. Planeten, ihr Inneres, ihre Oberflächen, Einrichtungen / datasets are accompanied by intensive theoretical ■ Die Auswertung und Interpretation der gewonne- Atmosphären, Ionosphären und Mag- Technology work. Physical models are proposed and then tested nen Messdaten wird intensiv von theoretischen netosphären, ihre Ringe und Monde; and further developed with the aid of computer Arbeiten begleitet. Physikalische Modelle werden Kometen und Asteroiden simulations. Konstruktion, mechanische Werkstätten, erstellt und mit Hilfe numerischer Simulations- Main Areas of Research: ■ elektronische und CCD-Labors, Reinräume, Junior scientists learn up-to-date research rechnungen überprüft und weiterentwickelt. Planets, their interiors, surfaces, atmo- methods in the “International Max Planck Research spheres, ionospheres and magneto- Thermal-Vakuum-Kammern, Vibrations- ■ Nachwuchswissenschaftler erlernen modernste test-Anlagen, Lasereinrichtungen, EDV- School on Physical Processes in the Solar System Forschungsmethoden in der ãInternational Max spheres, their rings and moons; comets and Beyond”, which has been established at the and asteroids Zentrum Planck Research School on Physical Processes in Institute in collaboration with the Universities of Braunschweig and Göttingen. the Solar System and Beyond“, die in Zusammen- Direktor / Director: Mechanical design and workshops, electro- arbeit mit den Universitäten in Braunschweig und Prof. Dr. Ulrich R. Christensen nics and CCD-laboratories, clean rooms, Göttingen am Institut eingerichtet wurde. thermal-vacuum chambers, vibration test facilities, laser equipment, computer centre.

2 3 Sonne und Heliosphäre Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung Max Planck Institute for Solar System Research Sun and Heliosphere

Die Sonne Ð ein Gigant aus Gas Ein Blick ins Innere der Sonne: Die im Kern erzeugte Energie wird mittels Strahlung und The Sun Ð the gaseous giant Strömungen an die Sonnenoberfläche transportiert. Dort erzeugen starke Magnetfelder Die Sonne ist ein Gasball mit einem Durchmesser Sonnenflecken (vergrößerter Ausschnitt, links), deren dreidimensionale Struktur mittels aufwändi- The Sun is a huge ball of gas 1.4 million kilometers von 1,4 Millionen Kilometern, der hauptsächlich ger Computersimulationen erforscht wird Ð hier zum Beispiel die Sonnentemperatur von der in diameter, consisting primarily of hydrogen and aus Wasserstoff und Helium besteht und 99,8 Oberfläche bis zu einer Tiefe von 2000 km (unten). helium, and taking up 99.8 percent of the entire Prozent der Masse des Sonnensystems in sich A glimpse into the Sun’s interior: the energy generated at the center is transported by radiation and mass of the solar system. At its center, with a tempe- vereint. Im 15 Millionen Grad Celsius hei§en currents to the surface. There, strong magnetic fields produce sunspots (enlargement left) whose rature of 15 million degrees Celsius, hydrogen Zentrum der Sonne verschmelzen Kerne von three-dimensional structures are studied by powerful computer simulations Ð the example below nuclei combine to form helium. The resulting ener- Wasserstoffatomen zu Helium. Die dabei frei wer- represents the temperature from the surface down to a gy released in this process is transported by radia- dende Energie wird durch Strahlung und Strö- depth of 2000 km. tion and currents to the visible surface, at 6000 mungen bis zur sichtbaren, 6000 Grad hei§en degrees, from where it is radiated into space. Sonnenoberfläche transportiert und dort in den ■ In the extremely extensive solar atmosphere Weltraum abgegeben. (corona), which is only visible with the naked eye ■ In der weit ausgedehnten Sonnenatmosphäre during times of a total eclipse, the temperature once (Korona), die ohne besondere Hilfsmittel nur more increases, to over a million degrees. The hot während einer totalen Sonnenfinsternis sichtbar ist, coronal gas is predominantly trapped by the Sun’s nimmt die Temperatur wieder auf mehr als eine magnetic field, as if in a cage. However, some of this Million Grad zu. Das hei§e Gas der Korona bleibt gas can indeed escape and streams outwards as the überwiegend im Magnetfeld der Sonne wie in solar wind into interplanetary space, with a speed of einem Käfig gefangen. Ein Teil des Gases entweicht up to three million kilometers per hour. jedoch und strömt als Sonnenwind mit einer ■ The researchers at the MPS are studying the Geschwindigkeit von bis zu drei Millionen Kilo- complete range of dynamic and often spectacular metern pro Stunde durch den interplanetaren Raum. processes occurring on the Sun Ð from the interior to ■ Die Forscher am MPS studieren die ganze Vielfalt the outer heliosphere. At the heart of this research is der dynamischen und oft spektakulären Prozesse the magnetic field, which plays a decisive role in der Sonne Ð vom Sonneninneren bis zur äußeren these processes. It is generated by gas currents in the Heliosphäre. Im Brennpunkt der Forschung steht interior of the Sun and causes, among other things, dabei das Magnetfeld, das bei diesen Prozessen eine Ein „Sonnentornado“ (unten): Die Spikule über dem Sonnenrand, beobachtet dark spots on the surface. Answers to the following entscheidende Rolle spielt. Es wird im Inneren der mit dem UV-Spektrometer SUMER auf SOHO, besteht aus 230 000 Grad hei§em questions are being sought: Why does the magnetic Gas. Die Dopplerverschiebung des Lichtes macht die Rotationsgeschwindigkeit Sonne durch Gasströmungen erzeugt und verur- des Tornados von 50 000 Kilometern pro Stunde sichtbar (unten rechts). field change with an eleven-year cycle? How does sacht an der Oberfläche unter anderem dunkle the magnetic field produce the various structures on A “solar tornado” (below): the spicule observed at the solar limb with the UV Flecken. Gesucht werden Antworten auf grundle- spectrometer SUMER on SOHO consists of gas at a temperature of 230 000 the Sun? How is the corona heated to many millions gende Fragen: Warum verändert sich das Magnet- degrees. The Doppler shift of the light reveals a rotational speed of 50 000 kilome- of degrees? feld der Sonne in einem elfjährigen Rhythmus? Wie ters per hour (right below). ■ Instruments developed by MPS aboard the space- erzeugt das Magnetfeld die vielfältigen Strukturen craft SOHO and Ulysses have provided fundamen- Beobachtungen mit Son- Observations with solar auf der Sonne? Wie wird die Korona auf mehrere tally new insights: Measurements of the ultraviolet Millionen Grad aufgeheizt? nenteleskopen (oben das telescopes (above the Gregor-Teleskop auf Te- Gregor telescope on spectrometer SUMER on board SOHO played a ■ Grundlegend neue Erkenntnisse über die Sonne neriffa, Inbetriebnahme Tenerife, operations decisive role in recognising the significance of the haben am Institut entwickelte Instrumente auf den 2010) erlauben die Mes- beginning 2010) permit magnetic field for dynamic processes and Ulysses Raumsonden SOHO und Ulysses geliefert. So sung des solaren Mag- measurements of solar measured the three-dimensional structure of the wurde durch Messungen des Ultraviolett-Spektro- netfeldes in oberflächen- magnetic fields in layers solar wind for the first time. meters SUMER auf SOHO die entscheidende Rolle nahen Schichten. Daraus near the surface. In this des Magnetfeldes bei dynamischen Prozessen kann die Magnetfeld- way the magnetic field erkannt, während Ulysses erstmals die dreidimen- struktur der Korona er- structures of the corona sionale Struktur des Sonnenwindes vermessen hat. rechnet werden (links). can be calculated (left page).

4 5 Sonne und Heliosphäre Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung Max Planck Institute for Solar System Research Sun and Heliosphere

Die Sonne Ð ein Stern, der Leben spendet The Sun Ð a life-giving star Die Raumsonde Solar Orbiter wird Mit ihrer Strahlung liefert die Sonne Wärme und Licht, ab dem Jahr 2020 die Sonne aus The Sun’s radiation brings us warmth and light, ohne die es auf der Erde kein Leben geben würde. nächster Nähe beobachten. Aus einer without which there would be no life on Earth. For Veränderungen auf der Sonne sind daher immer auch Entfernung von nur einem Fünftel this reason, any changes on the Sun are to be care- hinsichtlich ihrer möglichen Auswirkungen auf die des Abstandes Erde-Sonne werden erstmals auch die Pole der Sonne fully examined for their possible effects on the Biosphäre der Erde zu betrachten. So fanden Forscher detailliert erforscht. terrestrial biosphere. By means of satellite-borne durch Messinstrumente auf Satelliten heraus, dass die measuring instruments, researchers have already Gesamthelligkeit der Sonne im elfjährigen Zyklus ihres The Solar Orbiter spacecraft will observe the Sun at close range star- discovered that the total luminosity of the Sun varies Magnetfeldes um etwa 0,1 Prozent schwankt. Obwohl ting in 2020. From a distance of only by 0.1 percent during the eleven-year cycle of the diese Veränderung nur gering ist, kann sie dennoch das one fifth of the Earth-Sun separation, magnetic field. Although this is a very small change, empfindliche Gleichgewicht des Erdklimas beein- it will make the first ever detailed it can influence the delicate balance of the Earth’s flussen. investigations of the Sun’s poles. climate. ■ Gewaltige Eruptionen auf der Sonne schleudern ■ Wolken aus Gas und Magnetfeldern in den Violent eruptions on the Sun eject clouds of gas Weltraum und auch in Richtung Erde. Besonders and magnetic fields into space and towards the starke Sonnenstürme können den natürlichen Das ballongetragene Sonnenteleskop Sunrise (oben der Start Earth. Particularly strong solar storms can pierce the Schutzschild des Erdmagnetfelds durchbrechen und im Juni 2009) lieferte Aufnahmen der Sonnenoberfläche mit Earth’s natural magnetic shield, leading to increased so zu Polarlichtern führen, aber auch den Funk- einer bis dahin unerreichten Auflösung von nur 70 Kilometern auroral activity and even to disturbances in radio verkehr beeinträchtigen und Kommunikations- (links). Von der Auswertung der Daten des sechstägigen transmissions and to damage to communications Fluges erwarten sich die Wissenschaftler Erkenntnisse über satellites, telecommunication, and power lines. satelliten, Telefon- und Hochspannungsleitungen die physikalischen Prozesse auf der Sonnenoberfläche. beschädigen. ■ The balloon-borne solar telescope Sunrise (top: launch in An important research topic at the Institute is the ■ Die Beeinflussung der Erde durch die schwanken- June 2009) has delivered images of the Sun’s surface with the influence on the Earth due to the Sun’s variable acti- de Aktivität der Sonne ist ein wichtiges Forschungs- previously unmatched resolution of only 70 kilometers (left). vity. Scientists are working intensively on the thema am Institut. So arbeiten Wissenschaftler Data analysis from the six-day flight will give scientists new project STEREO, in which two identical spacecraft intensiv am Projekt STEREO, bei dem zwei bauglei- insights into the physical processes on the Sun’s surface. trace disturbances from the Sun to the Earth from che Raumsonden aus verschiedenen Sichtwinkeln different observational points, permitting predic- Störungen von der Sonne bis zur Erde verfolgen und tions of potentially dangerous events. so eine Vorhersage von potenziell gefährlichen ■ The physical processes involved in the origin and Ereignissen gestatten. Die Sonne in 3D: Die STEREO Mission erlaubt erstmals die Ein Sonnenfleck Ð aufge- detaillierte Untersuchung der Ausbreitung und Struktur von koro- Die Konzentration von radioaktivem Kohlenstoff (14C) in den Jahresringen von Bäumen erlaubt die development of magnetic fields on the Sun take ■ Die physikalischen Prozesse bei der Entstehung nommen mit dem Swedish nalen Massenauswürfen. Zur Stereoansicht betrachten Sie das Rekonstruktion der Sonnenaktivität der letzten 11 500 Jahre. Vergleiche mit der Klimaentwicklung place on very small scales and therefore require und der Entwicklung der Magnetfelder der Sonne Solar Telescope (La Palma, Bild aus etwa 25 cm Entfernung mit einem Blatt Papier als ermöglichen Rückschlüsse auf den Einfluss der Sonne auf das Erdklima. Rot / blau markiert sind measurements with very high spatial resolution. spielen sich auf sehr kleinen Skalen ab und erfor- Kanarische Inseln). Trennwand zwischen den zwei Bildern. Zeiten besonders hoher / niedriger Aktivität. The balloon-borne telescope Sunrise,built under dern daher Messungen mit sehr hoher räumlicher A sunspot Ð recorded with The Sun in 3D: the STEREO Mission makes possible the first The amount of radioactive carbon (14C) in the annual tree rings allows us to reconstruct the solar Institute leadership and flown in June 2009, was Auflösung. Das unter Führung des Instituts gebaute, the Swedish Solar Telescope detailed studies of the expansion and structure of coronal mass activity over the last 11500 years. Comparisons with past climate changes lead to conclusions about able to make out structures on the Sun’s surface as ballongetragene Teleskop Sunrise konnte im Juni (La Palma, Canary Islands). ejections. To view this picture in stereo, place a sheet of paper the influence of the Sun on the Earth’s climate. Red and blue indicate the times of particularly high 2009 Strukturen von nur 70 Kilometern Größe auf between the two images and look at it from a distance of about and low activities, respectively. small as 70 kilometers. der Sonnenoberfläche sichtbar machen. 25 cm. ■ Future projects will stress research into the physi- ■ Zukünftige Projekte konzentrieren sich auf die cal causes of the Sun’s variations. The ambitious Erforschung der physikalischen Ursachen der Solar Orbiter Mission, based on a suggestion from Veränderungen auf der Sonne. Bei der ehrgeizigen the Institute, will see a probe approach our star to Mission Solar Orbiter, die auf einem Vorschlag des within a fifth of the Earth-Sun distance in order to Instituts basiert, wird eine Sonde bis auf ein Fünftel investigate the magnetic field and its effects in the des Abstands Erde-Sonne an unseren Stern heran- various layers of the solar atmosphere. fliegen und das Magnetfeld und seine Aus- wirkungen in den verschiedenen Schichten der sola- ren Atmosphäre untersuchen.

6 7 Planeten und Kometen Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung Max Planck Institute for Solar System Research Planets and Comets

Die ungleichen Geschwister der Erde Der Roboterarm der Mission Phoenix nimmt Eine am MPS entwickelte Kamera The Earth’s disparate sisters Marsboden auf (rechts), der mit einer am MPS (unten) umkreist Venus an Bord der entwickelten Kamera auf Anzeichen von Wasser Venus Express Sonde und untersucht die Die Planeten in unserem Sonnensystem zeigen zwar untersucht wird. Das Bild unten zeigt eine vergrö- Struktur und Dynamik der dichten Although the planets in our solar system exhibit a viele Gemeinsamkeiten, doch weisen sie auch §erte Aufnahme des Marsbodens in der Schaufel Wolkendecke. Das Bild rechts zeigt die large number of similarities, there are also consider- erstaunliche Unterschiede auf. Manche besitzen ein des Roboterarms. Südhemisphäre im Infrarotbereich able differences between them. Some possess a Magnetfeld, andere nicht. Vulkanische Aktivität ist The robotic arm on the Phoenix Mission takes a (blau) und im Nah-Infrarotbereich (rot). magnetic field, others do not. Volcanic activity is auf den Planeten mit Gesteinsmantel und auf den sample of Martian soil (right), which is then A camera developed at MPS (below) is prominent on planets with a rocky mantel and on the Monden weit verbreitet. Sich bewegende Kontinen- analyzed for signs of water with a camera devel- orbiting Venus on board the Venus moons. On the other hand, moving continental talplatten findet man wiederum nur auf der Erde. oped at MPS. The figure below shows an enlarge- Express spacecraft and investigates the plates are only found on the Earth. ment of the soil sample inside the shovel of the structure and dynamics of the dense ■ Flüssiges Wasser, eine wichtige Voraussetzung für robotic arm. cloud layers. The figure on the right ■ Liquid water, an important prerequisite for life, Leben, gab es einst auch auf dem Mars jedoch nicht shows the southern hemisphere in the was once on Mars, but not on Venus. Even today auf der Venus. Auf den Jupitermonden Europa und infrared (blue) and near-infrared (red) there could still be oceans hidden under the thick ice Ganymed könnte noch heute unter einer dicken spectral bands. crusts of the Jupiter moons Europa and Ganymede. Eiskruste ein tiefer Ozean verborgen liegen. Woher Was causes these differences? Why is it that the kommen diese Unterschiede? Warum sind die conditions for life are so favourable on the Earth? Is Lebensbedingungen gerade auf der Erde so freund- there life on other celestial bodies? The scientists at lich? Gibt es Leben auf anderen Himmelskörpern? MPS employ various methods to try to answer these Diesen Fragen gehen die Wissenschaftler am MPS questions. mit unterschiedlichen Methoden nach. ■ The Institute develops scientific instruments that ■ Das Institut entwickelt wissenschaftliche Instru- fly with spacecraft to other planets. Highly special- mente, die auf Raumsonden zu anderen Planeten ized cameras have investigated the Saturn moon fliegen. Hochspezialisierte Kameras haben etwa Titan, analyse the surface of Mars, and probe the den Saturnmond Titan untersucht, analysieren die clouds and winds of Venus. Microwave instruments Marsoberfläche und erforschen die Wolken und determine the composition of atmospheres while Die Cassini-Huygens-Mission untersucht Saturn und seine vielen Monde. Das Bild unten rechts zeigt Computersimulationen verdeutlichen, wie Strö- Winde auf der Venus. Mikrowelleninstrumente ent- die Monde Enceladus (vorne) und Epimetheus (hinten) und einen Ausschnitt des Ringsystems. Eine infrared spectrometers examine surface rocks. mungen im tiefen Inneren der Planeten Magnet- schlüsseln die Zusammensetzung der Atmosphären Kamera des MPS landete auf der Oberfläche des Mondes Titan und lieferte die ersten Bilder dieser A novel laser altimeter on board BepiColumbo will felder erzeugen. Bewegungen wie in einem Wirbel- und Infrarotspektrometer bestimmen die Gesteine unwirtlichen Landschaft (unten links). survey the topography of Mercury to within a meter. sturm (rot und blau) verformen und verstärken das der Oberflächen. Ein neuartiger Laser-Höhen- Magnetfeld. The Cassini-Huygens Mission investigates Saturn and its many moons. The figure below right shows the moon Further MPS instruments identify the atoms, elec- messer auf dem Satelliten BepiColombo wird die Enceladus (in front) and Epimetheus (behind) and a section of the ring system. An MPS camera has landed on trons, and dust that move around the planets and Computer simulations illustrate how magnetic the surface of the moon Titan and has sent back the first pictures of this barren landscape (below left). Topographie des Merkurs auf einen Meter genau fields are generated by currents in the deep inte- impact their moons. Here the influence of the solar kartieren. Weitere MPS-Instrumente identifizieren rior of the planet. Motions similar to those in a wind on the atmospheric gases is of particular die Atome, die Elektronen und den Staub, die sich whirlwind (red and blue) deform and enhance the interest. um die Planeten bewegen und auf ihre Monde tref- magnetic field. ■ Theoretical studies and intensive computer simul- fen. Dabei ist der Einfluss des Sonnenwindes auf ations help to understand the processes both inside die Atmosphärengase von besonderem Interesse. and surrounding the planets and to interpret the ■ Theoretische Arbeiten und aufwändige Computer- measured data. Models developed at MPS can simulationen helfen dabei, die Vorgänge im Inneren describe, for example, interactions with the solar und in der Umgebung von Planeten zu verstehen wind, the atmospheric dynamics, or the generation und die gemessenen Daten einzuordnen. Die dabei of the terrestrial magnetic field by means of currents am MPS entwickelten Modelle beschreiben etwa Das Nah-Infrarot-Spektrometer SIR 2 an Bord deep in the iron core of our planet. die Wechselwirkung mit dem Sonnenwind, die der indischen Mission Chandrayaan untersucht Dynamik der Atmosphären oder die Erzeugung des die Zusammensetzung der Mondoberfläche. Erdmagnetfeldes durch Strömungen im tiefen The near-infrared spectrometer SIR 2 on board Eisenkern unseres Planeten. the Indian mission Chandrayaan investigates the composition of the Moon’s surface.

8 9 Planeten und Kometen Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung Max Planck Institute for Solar System Research Planets and Comets

Kometen und kleine Körper Ð Comets and small bodies Ð Boten aus der Vergangenheit messengers from the past

Kometen sind Zeitreisende. Seit sie bei der Geburt Comets are time travellers. They have scarcely unseres Sonnensystems aus der ursprünglichen changed at all since they were created out of the Materie entstanden sind, haben sie sich kaum verän- primordial material during the birth of our solar dert. Kometen umkreisen die Sonne in gro§en system. Comets circle the Sun in large elliptical Ellipsenbahnen und halten sich die meiste Zeit in orbits and spend most of their time in the icy regions den eisigen Regionen jenseits des Neptun auf. Erst beyond Neptune. Only when they approach the Sun wenn sie der Sonne näher kommen, entsteht der bis does the cometary tail come into existence, with a zu mehrere hundert Millionen Kilometer lange length of up to several hundred million kilometers. Kometenschweif. Die Kerne der Kometen sind mit The nucleus of a comet is tiny in comparison, only a nur wenigen Kilometern Durchmesser im Vergleich few kilometers in diameter. They are like dirty dazu winzig. Sie ähneln schmutzigen Schneebällen snowballs, made of ice and dust, and also contain aus Eis und Staub und enthalten unter anderem the chemical building blocks of life. die chemischen Grundbausteine des Lebens. Mission Rosetta zum Kometen ■ The Institute has a long tradition in cometary re- Der 7 km x 15 km gro§e Kern des Kometen Halley, ■ Das Institut hat eine lange Tradition in der Churyumov-Gerasimenko search. A major highlight was the camera developed (oben eine Teleskopaufnahme). beobachtet im Jahr 1986 mit der HMC-Kamera des Kometenforschung. Ein erster Höhepunkt war die Das Landegerät Philae wird Instituts auf der Raumsonde Giotto. at the Institute for the ESA spacecraft Giotto which am Institut entwickelte Kamera auf der ESA- Zusammensetzung und Eigen- The 7 km x 15 km nucleus of comet Halley, observed in delivered the first photographs ever of a comet’s Raumsonde Giotto, die im Jahr 1986 das erste Bild schaften der Oberfläche unter- 1986 with the Institute’s HMC camera on the Giotto nucleus in 1986. A particular challenge was the eines Kometenkerns lieferte. Eine besondere suchen, während der Orbiter spacecraft. development of numerous scientific instruments for Herausforderung bedeutete die Entwicklung zahl- den Kometenkern im Schritt- the ESA Mission Rosetta, such as cameras, chemi- tempo umkreist und insgesamt reicher wissenschaftlicher Instrumente für die ESA- charakterisiert. cal analyzers, and essential components for the Mission Rosetta, darunter Kameras, chemische landing module Philae. Rosetta was launched in The Rosetta Mission to comet Analysegeräte und wesentliche Systemkomponen- Churyumov-Gerasimenko 2004, and will match orbits with the comet ten für das Landegerät Philae. Rosetta wurde im (above a telescope image). Churyumov-Gerasimenko in 2014; a few months Jahr 2004 gestartet, soll 2014 in eine Bahn um den The landing module Philae will later, Philae will land on the comet’s surface. Kometen Churyumov-Gerasimenko einschwenken investigate the surface compo- ■ Asteroids are another group of small bodies with sition and its properties while und nach einigen Monaten Philae auf dessen orbits between those of Mars and Jupiter. These Oberfläche absetzen. the orbiter slowly circles the comet nucleus to obtain an cosmic blocks are leftovers from the time when the ■ Eine weitere Gruppe von kleinen Körpern, deren overall view. planets were formed and therefore are an important Umlaufbahnen zwischen der des Mars und des key to understanding that process. The Institute has Jupiter liegen, sind die Asterioden. Diese kosmi- provided the cameras for the NASA Dawn Mission, schen Brocken sind Überreste aus der Zeit der launched in 2007, to study two of the largest aster- Planetenbildung und somit wichtige Schlüssel für oids, Ceres and Vesta. das Verständnis dieses Prozesses. Das Institut hat ■ Research on asteroids and comets is accompanied die Kameras für die im Jahr 2007 gestartete NASA- by observations with telescopes from the Earth and Mission Dawn geliefert, die mit Ceres und Vesta by theoretical studies, which provide important zwei der größten Asteroiden erkunden wird. insights into their composition and development. ■ Die Erforschung der Asteroiden und Kometen Eine am Institut entwickelte Kamera, die bei der Dawn-Mission sowohl der Navigation wird durch Teleskopbeobachtungen von der Erde als auch der Erforschung der Asteroiden aus sowie durch theoretische Arbeiten ergänzt, die Ceres und Vesta dient. wichtige Aufschlüsse über ihre Zusammensetzung Der Komet Steins, aufgenommen während eines Vorbeiflugs mit A camera developed at the Institute as part of und Entwicklung liefern. einer am MPS gebauten Kamera auf der Raumsonde Rosetta. the Dawn Mission, serving both navigation The comet Steins, photographed during a fly-by with a camera purposes and the study of the asteroids Ceres built by MPS on board the Rosetta spacecraft. and Vesta.

10 11 Helio- und Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung Max Planck Institute for Solar System Research Helio- and Asteroseismologie Asteroseismology

Sondierung des Inneren Karte horizontaler Strömungen (Pfeile) im Gebiet um einen Sonnenfleck in einer Tiefe von 1000 km unter der Sonnenoberfläche. Der längste Pfeil Sounding solar and stellar interiors der Sonne und Sterne entspricht einer Strömung von ca. 1500 km/h. Die Strömungen führen das Magnetfeld mit sich, das an der Oberfläche beobachtet werden kann The Sun vibrates like a bell. These vibrations are Die Sonne schwingt wie eine Glocke. Diese (rot-blaues Hintergrundbild). Diese Inversion stammt von Beobachtungen von caused by seismic waves, excited by convection, Schwingungen werden durch seismische Wellen Schwingungen der Sonne mit SOHO-MDI. that propagate through the solar interior. verursacht, die durch Konvektion erzeugt werden und Helioseismology is the study of the wave motions sich durch das Innere der Sonne ausbreiten. Map of horizontal flows (arrows) around a sunspot at a depth of 1000 km observed at the solar surface to draw inferences Helioseismologie bezeichnet die Untersuchung der below the surface. The longest arrow corresponds to a flow of about an der Oberfläche beobachteten Wellenbewegung, 1500 km/h. The flows drag the magnetic field seen at the surface (red/blue about the Sun’s interior. um Rückschlüsse über den inneren Aufbau der Sonne background image). This inversion uses SOHO-MDI observations of solar ■ Over the past twenty years helioseismology has zu ziehen. oscillations. produced a considerable number of discoveries in ■ In den vergangenen 20 Jahren hat die Helioseis- solar, stellar, and fundamental physics. For exam- mologie zu einer erheblichen Anzahl von Ent- ple, it has been possible to infer the solar rotation as deckungen im Bereich der Sonnenphysik, der stel- a function of radius and latitude, which helps us laren Astrophysik und der Grundlagenphysik understand why the Sun has a magnetic field and geführt. So war es beispielsweise möglich, die sunspots. Sonnenrotation als Funktion des Radius und des Breitengrades der Sonne zu bestimmen. Dies trägt ■ Solar oscillations have been observed by ground- zum Verständnis bei, weshalb die Sonne ein based telescopes and by the ESA/NASA SOHO Magnetfeld und Sonnenflecken besitzt. satellite for over a sunspot cycle (11 years). NASA’s ■ Die Schwingungen der Sonne werden mit bodenge- Solar Dynamics Observatory (SDO,scheduled for bundenen Teleskopen und dem ESA/NASA- launch in 2009) will soon provide improved data on Satelliten SOHO seit mehr als einem Sonnen- small scales of space and time to study the connec- fleckenzyklus (11 Jahre) beobachtet. Das Solar tions between the solar interior and magnetic activ- Dynamics Observatory (SDO,geplanter Start 2009) ity in the solar atmosphere. The MPS is hosting the der NASA wird bald Daten mit besserer räumlicher German Data Centre for SDO. und zeitlicher Auflösung liefern, mit denen der Das Solar Dynamics Observatory der NASA wird seismische Wellen an der ■ A particularly exciting research activity at the Zusammenhang zwischen dem Inneren der Sonne Sonnenoberfläche beobachten, um die Entstehung, Entwicklung und die MPS is the study of seismic waves in the vicinity of und der magnetischen Aktivität der Sonnen- Struktur magnetischer Aktivität zu untersuchen. atmosphäre untersucht werden kann. Das Deutsche sunspots. The goal is to probe the subsurface struc- NASA’s Solar Dynamics Observatory will observe seismic waves at the ture of sunspots in three dimensions. Sunspot helio- Daten- und Rechenzentrum für SDO ist am MPS surface of the Sun to study the emergence, evolution, and subsurface structure angesiedelt. of solar magnetic activity. seismology is a challenging science as it requires ■ Ein besonders spannendes Forschungsgebiet am modelling of the propagation of waves through MPS ist die Untersuchung seismischer Wellen in der magnetic structures; this can only be achieved by Umgebung von Sonnenflecken. Das Ziel ist die drei- numerical simulations. dimensionale Sondierung von Sonnenflecken unter- ■ Besides the Sun, many other stars oscillate, as halb der Sonnenoberfläche. Die Seismologie von Leistungsspektrum der Schwingungen des Sterns HD 49933, die mit dem shown by recent observations from the satellites Sonnenflecken ist eine gro§e Herausforderung, da sie Satelliten CoRoT beobachtet wurden. CoRoT and Kepler. Stellar seismology promises to die Modellierung der Wellenausbreitung durch Innere Rotation der Sonne, die mit Hilfe von Helioseismologie und der Ver- Das Spektrum zeigt die regelmäßig provide very strong constraints on the theory of magnetische Strukturen erfordert. Dies kann nur wendung von Beobachtungen des verteilten globalen Resonanzmoden. durch numerische Simulationen erreicht werden. stellar structure and evolution and, among many Michelson Doppler Imager (MDI) an Das Leistungsspektrum der Sonne (klei- other applications, to help us understand stellar ■ Neben der Sonne schwingen auch viele andere nes Fenster) ist ähnlich, aber zu höheren Bord von SOHO bestimmt wurde (rot ist activity cycles and the solar-stellar connection. Sterne, wie neueste Beobachtungen der Satelliten schneller,blau langsamer als die mittle- Frequenzen verschoben. CoRoT und Kepler zeigen. Stellare Seismologie re Rotationsgeschwindigkeit). verspricht einen sehr starken Einfluss auf die Theorie Power spectrum of the oscillations of the des Aufbaus und der Entwicklung von Sternen zu Internal rotation of the Sun inferred by star HD 49933 observed by the satellite haben. Neben vielen weiteren Anwendungen wird sie helioseismology using observations from CoRoT, showing regularly-spaced helfen, Aktivitätszyklen von Sternen und Ver- the Michelson Doppler Imager (MDI) global modes of resonance. The power onboard SOHO (red is faster than the spectrum of the Sun (inset) is similar but bindungen zwischen der Sonne und anderen Sternen average, blue slower). zu verstehen. shifted to higher frequencies.

12 13 Ausbildung Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung Max Planck Institute for Solar System Research Education

Solar System School Studierende der Solar System Solar System School School während eines Seminar- vortrags … In der ãInternational Max Planck Research School The “International Max Planck Research School on Physical Processes in the Solar System and Students attending a Solar System School seminar … on Physical Processes in the Solar System and Beyond“ (Solar System School) haben sich das Beyond” (Solar System School) is a collaboration Institut und die physikalischen Fakultäten der between the Institute and the Physics Departments Universitäten Braunschweig und Göttingen of the Universities of Braunschweig and Göttin- zusammengeschlossen, um in- und ausländischen gen, offering students from around the world an Studierenden optimale Möglichkeiten zu bieten, auf excellent opportunity to obtain a doctorate in the dem Gebiet der Physik des Sonnensystems zu field of solar system physics. promovieren. ■ The Solar System School offers a three-year ■ Die Solar System School bietet ein forschungs- course of study emphasizing actual research. The intensives, dreijähriges Promotionsstudium. Das Lehrprogramm beinhaltet den gesamten Bereich curriculum covers the entire area of the solar des Sonnensystems von kleinen Körpern über die system from small bodies to the planets and the Planeten bis zur Sonne. Es ermöglicht eine breite, Sun. The goal is a broad, interdisciplinary, and interdisziplinäre und fundierte wissenschaftliche solid scientific education, extended with courses in Ausbildung, die durch Kurse in numerischer numerical physics, space technology, project Physik, Weltraumtechnologie, Projektmanagement, management, scientific writing, and presentation wissenschaftlichem Schreiben und Präsentations- techniques. The language of instruction is English. techniken ergänzt wird. Das Lehrangebot ist in ■ The research projects for the graduate students englischer Sprache. include small bodies in the solar system, such as ■ Die Forschungsprojekte der Doktorandinnen und comets and asteroids, the interior, surfaces, atmo- Doktoranden beinhalten kleine Körper im Sonnen- Die Studentinnen und Studenten der Solar System School während eines Seminars an der Technischen … und bei der Diskussion ihrer spheres, and magnetospheres of various planets, system wie Kometen und Asteroiden, das Innere, Universität Braunschweig. Forschungsergebnisse. the interior of the Sun, its atmosphere from the die Oberflächen, Atmosphären und Magneto- The Solar System School students during a seminar at the Technical University Braunschweig. …and discussing their research photosphere up to the corona, solar wind, and the sphären der verschiedenen Planeten, das Innere der results. heliosphere. The research methods range from Sonne, ihre Atmosphäre von der Photosphäre bis instrumentation and observation to data analysis zur Korona, den Sonnenwind und die Heliosphäre. and interpretation as well as numerical simulations Die Forschungsmethoden reichen von Instrumen- and theoretical modelling. The students are super- tierung und Beobachtung über Datenanalyse und vised by experienced scientists. Interpretation zu numerischen Simulationen und theoretischer Modellierung. Die Studierenden ■ There are always about 50 highly qualified werden dabei von erfahrenen Wissenschaftlern graduate students studying at the Solar System betreut. School. Two thirds are from abroad from over 30 ■ In der Solar System School studieren ständig etwa different countries. About 30 percent are women. 50 hoch qualifizierte Doktorandinnen und Dokto- ■ The majority of the Solar System School gradu- randen. Zwei Drittel der Studierenden sind auslän- ates remain active in science afterwards, first discher Nationalität aus mehr als 30 Ländern. Der taking a temporary position as a postdoc at a Anteil der Frauen beträgt zirka 30 Prozent. research institute or university here or abroad. ■ Nach ihrer Promotion bleiben die Absolventen Some have acquired permanent positions in the der Solar System School zum größten Teil wissen- meantime or have become professors. Other schaftlich tätig und nehmen zuerst meist zeitlich graduates have gone into industry. befristete Stellen an in- und ausländischen For- schungseinrichtungen und Universitäten an. Einige Drei frisch gebackene Doktoren/innen der Von Juli 2002 bis Juni 2009 haben 80 Studierende der Solar System School ihre Promotion haben zwischenzeitlich Dauerstellen bekommen Solar System School. erfolgreich abgeschlossen. oder wurden zu Professoren berufen. Andere Three newly graduated doctors from the Solar From July 2002 until June 2009, 80 students of the Solar System School have successfully obtained Absolventen wechselten in die Industrie. System School. their doctorate degrees.

14 15 Technik Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung Max Planck Institute for Solar System Research Technology

Zentrale Einrichtungen In einer Vielzahl von Thermal-Vakuum-Anlagen Central Services werden die Experimente realistischen Tests unter Weltraumbedingungen unterzogen (extreme Tempe- Die zentralen Einrichtungen gliedern sich in die raturen zwischen -180¡ und +150¡C und niedrigste The central services are organised in the technical technischen Bereiche Labor, Werkstätten, Kon- Drücke bis zu einem Zehnmillionstel Millibar). areas of laboratories, workshops, drafting office, struktion, EDV-Zentrum und in den Verbund der Thermal-vacuum chambers are used to test exper- computing centre, and large equipment compound, Großgeräte sowie in die allgemeinen Dienste wie iments under the realistic conditions of space as well as general services such as administration, Verwaltung, Bibliothek, Kantine und Ausbildung. (extreme temperatures between -180¡ und +150¡C library, canteen, and training. The purposes of these Die Aufgaben dieser Bereiche lassen sich am deut- and pressures as low as one ten millionth millibar. areas are best described by explaining how an lichsten anhand von Experimententwicklungen und experiment comes into being. deren Abläufen darstellen. ■ The course of development for an instrument ■ Der Werdegang der Instrumente beginnt nach der begins with a planning phase run by scientific Planungsphase durch wissenschaftliche Teams mit teams, followed by securing adequate financing by der Sicherstellung der Finanzierung im Verwal- the administration. Then the initial designs are tungsbereich. Daraufhin entstehen in der Konstruk- produced by the drafting office with the first esti- tion Entwürfe und erste Abschätzungen der Dimen- Die Grundausstattung des Instituts umfasst neben mates of the size and weight of the new instrument. sionen und des Gewichts des neuen Instruments. In diversen Messinstrumenten in den Labors auch Electronic subsystems are constructed in the labora- den Laboratorien und den mechanischen Werk- Computerarbeitsplätze zur Entwicklung von elek- tories and workshops while at the same time struc- stätten werden die elektronischen Subsysteme und tronischen Schaltungen und zum Programmieren tural models and mountings for optical components parallel dazu erste Modelle der Struktur sowie elektronischer Chips. and sensors are built, the surfaces of which are Fassungen für optische Komponenten und Sensoren The standard equipment at the Institute includes not prepared through electroplating and laser technol- hergestellt, deren Oberflächen galvanisch und mit only various measuring instruments in the labor- ogy. Many tests for robustness then follow, such as Lasertechnologien veredelt werden. Es folgen atories but also computer work places for devel- in the thermal-vacuum chamber and on the vibra- oping circuit boards and programming electronic diverse Härtetests z.B. in den Thermal-Vakuum- chips. tion stand. Next the components are assembled in Kammern und am Vibrationsstand. Danach wird die the clean rooms and calibration rooms. In the final Integration der Komponenten in den Reinräumen step, the finished instrument undergoes a rigid und im Kalibrationsraum durchgeführt. Im letzten quality control before it is integrated with the space- Schritt wird das fertige Instrument einer strengen craft. An identical reserve unit remains in the Qualitätskontrolle unterzogen, bevor es in die Institute as a reference and to check the data that are Raumsonde eingebaut wird. Eine baugleiche Er- obtained during the flight. Parallel to all this, the satzeinheit verbleibt im Institut zur Kontrolle und computing centre works with the project scientists Überwachung der Daten, die beim Flug empfangen to develop software for the operations and data werden. Parallel dazu wird im EDV-Bereich mit den Im Institut werden derzeit Indu- Das Institut verfügt über fünf Reinräume mit analysis. striemechaniker und -elektroniker, unterschiedlichen Qualitätsstandards. In den Projektwissenschaftlern die Betriebs- und Aus- ■ The entire development requires highly qualified wertungssoftware entwickelt. Metallbauer, Elektroinstallateure, Bereichen mit geringster Verunreinigung prüfen Kaufleute und Informatiker ausge- und integrieren Mitarbeiter die Komponenten für personnel. The Institute maintains teaching work- ■ Die gesamte Entwicklung erfordert hoch qualifi- bildet. Seit 1949 haben bereits 396 Weltraummissionen. shops in which on average 25 young people are ziertes Personal. Unter anderem unterhält das junge Leute ihre Lehrzeit erfolg- The Institute has five clean rooms of varying being trained. Already seven of them have won Institut Lehrwerkstätten, in denen im Mittel 25 reich durchlaufen. standards available. Staff members test and inte- national competitions. Each year there are about 20 Jugendliche ausgebildet werden. Bei Leistungs- At this time, the Institute is training grate components for space missions in an assistant positions available for students of second- wettbewerben sind bereits sieben von ihnen als industrial machinists, electronics environment of minimal impurities. ary schools and universities. Bundessieger ausgezeichnet worden. Für Schüler specialists, metal workers, electri- cians, office administrators, and und Studenten werden jährlich etwa 20 Prakti- information technicians. Since kantenstellen angeboten. Die mechanischen Werkstätten umfassen die 1949 there have been 396 young Bereiche Feinmechanik, Schlosserei, Siebdruck und people who have successfully Tischlerei. completed an apprenticeship at the Institute. The mechanical workshops include the areas of precision tooling, welding, screen printing, and carpentry.

16 17 Technik Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung Max Planck Institute for Solar System Research Technology

Entwicklung neuer Instrumente Mitarbeiter des Instituts Das Institut entwickelte eine Developing new instruments bereiten in einem der Aufhängung und Beine mit Reinräume die End- denen das Seismometer auf Das Institut verdankt seine herausragende Stellung montage des Kamera- Planeten und Monden exakt The Institute owes its renowned position to a large zu einem gro§en Teil den leistungsfähigen und tech- systems Osiris für die ESA- ausgerichtet werden kann. extent to the excellent quality of the high perfor- nologisch anspruchsvollen Instrumenten, die für Raumsonde Rosetta zum The Institute developed a sus- mance instruments it has developed and constructed den Einsatz bei Weltraummissionen entwickelt und Kometen Churyumov- pension and legs to precisely as part of the payloads on numerous space missions. gebaut werden. Dazu gehören miniaturisierte Gerasimenko vor. align the seismometer on planets Among these are miniaturised time-of-flight detec- Flugzeitdetektoren, Gaschromatographen, Korona- In one of the clean rooms, and moons. tors, gas chromatographs, coronagraphs, UV,IR and graphen, UV-, IR- und Massenspektrometer sowie Institute staff prepare the mass spectrometers, as well as specialised cameras. final assembly of the Spezialkameras. Diese lieferten zum Beispiel 1986 camera system Osiris for It was such cameras that took the first pictures of the die ersten Bilder des Kometen Halley (Giotto- the ESA spacecraft Rosetta comet Halley in 1986 (Giotto Mission), provided Mission) und im Jahr 1997 Panorama-Ansichten to the comet Churyumov- the panorama view of Mars in 1997 (Pathfinder vom Mars (Pathfinder-Mission) sowie Nahauf- Gerasimenko. Mission), and obtained the close-up images from nahmen vom Titan (DISR auf Huygens, 2005) oder Titan (DISR on Huygens, 2005) and Venus (VMC on von der Venus (VMC auf Venus-Express, 2006). Venus-Express, 2006). ■ Experimente für Weltraummissionen müssen ■ Experiments on space missions need to function unter extremen Bedingungen Ð energiereiche reliably under extreme conditions Ð such as high- Strahlung, Vakuum, hohe und tiefe Temperaturen Ð energy radiation, vacuum, high and low tempera- viele Jahre zuverlässig funktionieren und dabei tures Ð for many years. In order to ensure this, the schwer miteinander zu vereinigende Eigenschaften experiments have to fulfill a number of contradic- erfüllen. Gefordert werden unter anderem geringes ting requirements, e. g. low weight, extreme stabil- Gewicht, extreme Stabilität, minimaler Strom- Die vom Institut entwickelten Kamera- ity, minimum energy consumption, and fast data verbrauch und schnelle Datenübertragung. verschlüsse für zwei STEREO-Satelliten, transmission. die zur Erforschung des koronalen ■ Auf Anregung von Wissenschaftlern schreiben Magnetfeldes im Oktober 2006 gestartet ■ Following the initiative started by scientists, space Weltraumorganisationen wie ESA (Europa), NASA wurden (unten). organisations such as ESA (Europe), NASA (USA), (USA), JAXA (Japan), CNSA (China) und ISRO The camera fastenings developed by the JAXA (Japan), CNSA (China), and ISRO (India) (Indien) Missionen aus, auf die sich Forschungs- Institute for two STEREO satellites, which propose missions for which research institutes all einrichtungen aus aller Welt bewerben können. Das were launched in October 2006 to study the over the world may apply. This Institute, as part of Institut hat bisher als Mitglied in internationalen coronal magnetic field (below). international consortiums, has so far successfully Konsortien den Zuschlag für fast 100 derartiger applied for and conducted almost 100 such experi- Experimente auf internationalen Missionen gewon- ments for international missions. nen und erfolgreich betrieben. ■ Das ballongetragene Teleskop der Sunrise- The majority of these space experiments are ■ Die überwiegende Mehrzahl dieser Weltraumex- Mission für hoch auflösende Sonnenbeob- planned, developed, and built in the laboratories perimente wird in den Laboratorien und Werk- achtungen mit dem zugehörigen Daten- and workshops at the Institute. A number of sub- stätten des Instituts geplant, entwickelt und gebaut. speichersystem. systems and software components are contracted Einzelne Subsysteme und Softwarekomponenten, The telescope on the balloon-borne Sunrise out to industry because of special requirements that die wegen spezieller Anforderungen nicht im mission for high resolution observations of the cannot be met at the Institute. Sun, with the on-board data storage system. Institut erstellt werden können, gehen als externe ■ Some examples of recently developed instruments Aufträge an die Industrie. are: SUFI on Sunrise, Osiris on Rosetta, the ■ Beispiele für neu entwickelte Instrumente sind: Framing Camera on Dawn, SIR on SMART-1, RAC SUFI auf Sunrise, Osiris auf Rosetta, die Framing Die Landeeinheit Philae der ESA-Mission Rosetta on Phoenix, and HIFI on Herschel. Camera auf Dawn, SIR auf SMART-1, RAC auf soll im Jahr 2014 auf der Oberfläche des Kometen Phoenix und HIFI auf Herschel. Churyumov-Gerasimenko abgesetzt werden. The landing module Philae on the ESA Rosetta mission will set down on the surface of the comet Churyumov-Gerasimenko in 2014.

18 19 Geschichte Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung Max Planck Institute for Solar System Research History

Von der Atmosphäre zur Mit dem ersten deutschen Forschungssatelliten From atmospheric to space research Weltraumforschung Azur (1969) begann die Beteiligung des Instituts an Weltraummissionen. Die beiden baugleichen Helios-Sonden waren erster Höhe- Walter Dieminger established an ionospheric Walter Dieminger gründete 1934 die Ionosphären- punkt der Sonnenforschung aus dem observation station in 1934 at the Luftwaffe test Beobachtungsstation bei der Erprobungsstelle der Weltraum. Die Form dieser Sonden grounds in Rechlin (Mecklenburg). After two Luftwaffe in Rechlin (Mecklenburg). Nach zwei diente als Vorlage für das erste Logo moves and name changes, the Dieminger working Umsiedlungen und Namensänderungen kam die des Instituts für Aeronomie. group finally arrived in Lindau in March 1946 and Arbeitsgruppe um Dieminger im März 1946 nach The Institute began its involvement in was incorporated in the then Kaiser Wilhelm Lindau und wurde als Fraunhofer-Institut in die space missions with the first German Society. Following the founding of the Max Planck research satellite Azur, launched in damalige Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft eingeglie- 1969. The two identical Helios space- Society in February 1948, this institute was re- dert. Nach Gründung der Max-Planck-Gesellschaft craft represent the first break-through named Max Planck Institute for Ionospheric im Februar 1948 erhielt das Institut den Namen for solar research from space. The Research in October. The cornerstone for the first Max-Planck-Institut für Ionosphärenforschung. shape of these spacecraft served as the inspira- new building was laid in 1954. tion for the logo of the Institute for Aeronomy. Im Jahr 1954 wurde der Grundstein für die ersten ■ Erich Regener had shown great interest in the neuen Institutsgebäude gelegt. composition and physics of the stratosphere even ■ Erich Regener zeigte schon während seiner Zeit during his tenure at the TH Stuttgart (until the end of an der TH Stuttgart (bis Ende 1937) gro§es 1937). In 1938, his newly founded “Research Post Interesse an der Zusammensetzung und Physik der for the Physics of the Stratosphere” in Friedrichs- Stratosphäre. Im Jahr 1938 wurde seine neu gegrün- Erich Regener Walter Dieminger hafen (Lake Constance) became a member of the dete ãForschungsstelle für Physik der Stratosphäre“ Direktor des Instituts für Physik der Direktor des Instituts für Ionosphärenforschung Kaiser Wilhelm Society. Ten years later, after a Stratosphäre und des Instituts für Aeronomie in Friedrichshafen am Bodensee ein Mitglied der Das Ionogramm vom 31. Dez. 1957 stellt die Refle- further move to Weissenau near Ravensburg in Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft. Zehn Jahre später Erich Regener Walter Dieminger xion von Radiosignalen aus der Ionosphäre dar. 1944, the institute was taken over by the Max Ð es erfolgte 1944 noch ein Umzug nach Wei§enau Director of the Institute for Physics of Director of the Institute for Ionospheric Research the Stratosphere and the Institute for Aeronomy The ionogram from 31 Dec. 1957 displays the Planck Society. It was finally given the name bei Ravensburg – übernahm die Max-Planck- reflection of radio signals from the ionosphere. Max Planck Institute for Physics of the Strato- Gesellschaft das Institut. Es erhielt schlie§lich 1952 sphere in 1952. After the death of Erich Regener in den Namen Max-Planck-Institut für Physik der Die Erforschung der Erdmagnetosphäre war ein weiteres wichtiges Themengebiet am Institut. 1955, the institute was transferred to Lindau under Stratosphäre. Nach dem Tod von Erich Regener im Vor allem der Bau von Flugzeitspektrometern zur Messung geladener Teilchen in der Magnetosphäre the leadership of Julius Bartels. spielte in Lindau jahrelang eine bedeutende Rolle. Jahr 1955 wurde das Institut unter der neuen ■ The two institutes were united under the name Research into the terrestrial magnetosphere was a further important subject of interest at the Leitung von Julius Bartels nach Lindau verlegt. Max Planck Institute for Aeronomy in 1957, ■ Institute. In particular, the construction of time-of-flight spectrometers for measuring charged Bei weiterhin getrennter wissenschaftlicher particles in the magnetosphere played a significant role in Lindau for many years. albeit under separate scientific leaderships. In 1968 Leitung erhielten die beiden Teilinstitute 1957 den it moved into the new building on Hopfenberg. The gemeinsamen Namen Max-Planck-Institut für final merging was completed in 1975 under the Aeronomie. Im Jahr 1968 wurde der Neubau am scientific leadership of the two directors Sir Ian Hopfenberg bezogen. Die endgültige Vereinigung Axford and Georg Pfotzer. Further directors were unter einer wissenschaftlichen Leitung durch die Tor Hagfors, Helmut Rosenbauer, and Vytenis beiden Direktoren Sir Ian Axford und Georg Pfotzer Vasyliu-nas. erfolgte jedoch erst 1975. Weitere Direktoren waren ■ As of 1997, following a MPG Senate decision, the Tor Hagfors, Helmut Rosenbauer und Vytenis scientific work is to be concentrated in the areas of Vasyliu-nas. solar and planetary physics. On 1 July 2004, the ■ Ab 1997 konzentrieren sich die wissenschaft- Institute was given the new name Max Planck lichen Arbeiten Ð einem Senatsbeschluss der MPG Institute for Solar System Research. folgend Ð auf die Fachgebiete Sonnen- und Von 1946 bis in die 70er Jahre war die Erforschung der Ionosphäre mit leistungsstarken Sendern und Planetenphysik. Seit dem 1. Juli 2004 trägt das Antennensystemen das Hauptarbeitsgebiet des Instituts. Untersucht wurden sowohl die Ausbreitungsbedingungen von Radiowellen als auch später die Dynamik und Struktur der Atmosphäre. Institut den Namen Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung. From 1946 and into the 70’s, the main research area at the Institute was the study of the ionosphere by means of powerful transmitters and antenna systems. Topics of investigation were not only the trans- mission conditions for radio waves but later also the dynamics and structure of the atmosphere.

20 21 Daten / Zahlen / Fakten Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung Max Planck Institute for Solar System Research Facts and Figures

Institut: intern Ð extern The Institute: inside Ð outside Haushalt in Millionen Euro: Das Institut ist bestrebt, Forschung auf allerhöch- Mittelwert über fünf Jahre von The Institute endeavours to achieve the highest stan- stem wissenschaftlichen Niveau zu betreiben. Ein 2004-2008 dard of scientific research. A Scientific Advisory von der MPG berufener Fachbeirat Ð besetzt mit Budget in millions of euro: Board commissioned by the MPG, consisting of international anerkannten Wissenschaftlern Ð sowie Mean values from 2004 to 2008 internationally recognised scientists, as well as a ein hochrangiges Kuratorium besuchen das Institut 7,95 Drittmittel Board of Trustees, pay regular visits to the Institute in regelmäßigen Abständen, um sich über die to review and critically evaluate its scientific output wissenschaftliche Arbeit zu informieren und diese and to advise on and examine the funding. The zu begutachten sowie die dazu aufgewandten finan- 0,54 Investitionen resulting reports and minutes are presented to the ziellen Mittel zu beraten und zu überprüfen. Die President of the MPG, giving him an overview of darüber erstellten Berichte und Protokolle geben the quality of the Institute’s performance. dem Präsidenten der MPG einen Überblick über die ■ One measure of the Institute’s success is its list of Qualität der erbrachten Leistungen. publications and conference presentations at home ■ Ein wichtiges Maß für die Erfolge des Instituts and abroad. Over the last five years, members of the sind die Veröffentlichungen und die im In- und Institute have each year published about 270 articles Ausland gehaltenen Vorträge. Allein in den vergan- 0,47 Nachwuchs- in international journals and books and gave 360 genen fünf Jahren haben Mitarbeiter des Instituts förderung 7,72 Personalmittel conference presentations. 2,50 Sachmittel jährlich ca. 270 wissenschaftliche Beiträge in inter- ■ The numerous international connections shown on nationalen Zeitschriften und Büchern veröffentlicht the adjacent maps indicate the broad range of the sowie etwa 360 Vorträge präsentiert. Institute’s cooperations and partnerships. Within the ■ Die in der Welt- und Europakarte dargestellte context of the ensuing collaborations, the Institute Auswahl der internationalen Verbindungen verdeut- has played a leading role in about 100 successful licht den weiten Bereich der Kooperationen und Mitarbeiter im Jahresmittel 2008 space missions since 1965, including Helios, Partnerschaften des Instituts. Im Rahmen der damit Personnel in 2008 Giotto, Cluster, SOHO, Mars Pathfinder, Cassini, verbundenen Zusammenarbeit hat sich das Institut Rosetta, Phoenix, Dawn, SMART, and Venus- seit 1965 weitgehend eigenverantwortlich an etwa 14 Gäste 43 Verwaltung und Express, to mention only a few of the most 100 erfolgreichen Weltraummissionen beteiligt, sonstige Mitarbeiter significant. beispielsweise an HELIOS, Giotto, Cluster, SOHO, 35 Auszubildende ■ In Germany, close contacts are maintained with Mars Pathfinder, Cassini, Rosetta, Phoenix, Dawn, und Praktikanten the Universities of Göttingen and Braunschweig, as SMART und Venus-Express,um nur einige der well as with many other research organisations, bedeutendsten zu nennen. institutes, and technology organisations. The map of ■ In Deutschland bestehen zu den Universitäten in Germany shows the locations of a limited number of Göttingen und Braunschweig aber auch zu vielen such organisations. anderen Forschungseinrichtungen, Institutionen und Technologieunternehmen sehr enge Kontakte. Die Deutschlandkarte zeigt eine begrenzte Auswahl dieser Standorte. 82 Ingenieure, 151 Wissenschaftler, Techniker, Stipendiaten und EDV-Mitarbeiter Doktoranden

Eine Auswahl nationaler und internationaler Verbindungen des Instituts. Selection of national and international collaborations with the Institute.

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