Magnetoenzephalographie
Vom Weltraum in die Medizin
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
ESA-Mission Swarm: Einblicke in das Erdinnere
Die aus drei Satelliten bestehende Konstellation Swarm der ESA wurde am frühen Nachmittag des 22. November 2013 von einem russischen Rockot-Träger ins All befördert. Ziel der Mission ist die Beobachtung des Magnetfelds der Erde von den Tiefen des Kerns unseres Planeten bis zu den Höhen seiner oberen Atmosphärenschichten. »Mit Swarm soll in Kürze eine Lücke unseres Wissens über das System Erde und unserer Beobachtung von Phänomenen des globalen Wandels geschlossen werden«, erklärte damals Volker Liebig, der Direktor der ESA für Erdbeobachtungsprogramme, und fügte hinzu: »Die Mission wird uns zu einem besseren Verständnis des Feldes verhelfen, das uns vor von der Sonne kommenden Teilchen und Strahlung schützt.«
Das Magnetfeld der Erde spielt eine entscheidende Rolle beim Schutz der Biosphäre: Es erzeugt eine Blase um unseren Planeten, die geladene Teilchen ablenkt und in den Strahlungsgürteln festsetzt. Dieser Schutzschild schirmt alles Leben auf der Erde gegen den Beschuss durch Schwerionen – besonders große Ionen – von der Sonne und aus dem fernen Weltraum ab. Frühere Missionen in den 80er Jahren des vergangenen Jahrhunderts haben eine Abschwächung unseres Magnetfelds gezeigt, was auf den Beginn eines Polaritätswechsels zwischen magnetischem Nord- und Südpol hindeuten könnte, ein sich über erdgeschichtliche Zeiträume erstreckender Vorgang, der bekanntermaßen bereits mehrmals stattgefunden hat. Zwar dauert es bis zur Vollendung eines solchen Polaritätswechsels Tausende von Jahren, aber eine weitere Abschwächung unseres magnetischen Schutzschilds könnte zu einer Zunahme von Ereignissen führen, bei denen Satelliten in der Umlaufbahn beschädigt oder Stromnetze und andere elektrische Systeme am Boden beeinträchtigt werden.
Je Satellit wurden zwei Absolute Scalar Magnetometer verwendet, die um 180 Grad versetzt am Ende des Satellitenauslegers montiert sind. Das skalare Magnetometer basiert auf der Technik des optischen Pumpens von Helium, um das Verhältnis zwischen Signal und Rauschen zu optimieren und somit eine höhere Empfindlichkeit und damit bessere Leistungen zu erhalten. Beim optischen Pumpen nutzt man den Zeeman-Effekt, der den Einfluss von Magnetfeldern auf Licht, genauer gesagt auf die Elektronen von Licht aussendenden Atomen beschreibt. Das einwirkende Magnetfeld spaltet die Spektrallinien des Lichts auf. Aus den Veränderungen in den Spektrallinien kann man wiederum die Stärke des Magnetfelds in hoher Präzision ermitteln. Als Pumpquelle wird bei diesem Magnetometer ein Glasfaserlaser genutzt, der das Medium (Helium) zur Aussendung von Licht einer bestimmten Frequenz anregt. Das auf das Magnetometer einwirkende Erdmagnetfeld spaltet dessen Spektrallinien auf, womit die Flussdichte sehr genau ermittelt werden kann.
Zuerst gesehen: Dieser Beitrag stammt aus der Medizin+elektronik Nr. 3 vom 14. Juni 2018.
- Vom Weltraum in die Medizin
- ESA-Mission Swarm: Einblicke in das Erdinnere
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