Open-Source-Modell sagt Weltraumwetter voraus

Am 1. September 1859 verloren Telegrafenbetreiber in Nordamerika und Europa die Kontrolle über ihre Geräte. Leitungen funkten, Drähte fingen Feuer, Bediener bekamen Stromschläge. Die Ursache lag 150 Millionen Kilometer entfernt: ein Sonnensturm, der die Erde traf. Heute, in einer Welt voller Elektrizität und Satelliten, wäre ein solcher Sturm noch folgenschwerer. 1989 legte ein Sonnensturm das Stromnetz der kanadischen Provinz Quebec lahm – Millionen Menschen saßen stundenlang im Dunkeln.

Wissenschaftler nennen dieses Phänomen Weltraumwetter. Es beginnt mit Sonneneruptionen und koronalen Massenauswürfen, die geladene Teilchen ins All schleudern. Treffen sie auf die Erde, interagieren sie mit dem Magnetfeld und der oberen Atmosphäre – mit Folgen für GPS, Stromnetze und Satelliten. Bislang ist schwer vorhersagbar, wann solche Stürme kommen, wie stark sie sind und wie lange sie dauern.

Ein Team um das Johns Hopkins Applied Physics Laboratory hat nun ein Computermodell entwickelt, das diese Lücke schließen soll. MAGE – kurz für Multiscale Atmosphere-Geospace Environment – simuliert eine Region von etwa 1,6 Millionen Kilometern um die Erde. Anders als frühere Modelle, die nur einzelne Bereiche wie Magnetosphäre oder obere Atmosphäre getrennt betrachteten, verbindet MAGE alle Regionen zu einem Gesamtsystem. So lässt sich verfolgen, wie die Energie eines Sonnensturms durch die Umgebung der Erde wandert und wo sie Schaden anrichtet.

Das Modell ist Teil des NASA-Programms DRIVE und wurde 2025 als Open-Source-Software veröffentlicht – Forscher weltweit können es nutzen und weiterentwickeln. Bereits 2022 half MAGE, den Verlust von Dutzenden Starlink-Satelliten zu erklären: Ein Sonnensturm hatte die obere Atmosphäre erhitzt und ausgedehnt, sodass die Satelliten mehr Luftwiderstand bekamen und abstürzten. Im Mai 2024, während eines der stärksten Sonnenstürme seit 20 Jahren, simulierte MAGE, wie Störungen durch das All wanderten – GPS-Signale schwankten, Funkverbindungen brachen zusammen, und Polarlichter leuchteten bis in ungewohnte Breiten.

Für Astronauten jenseits des Erdmagnetfelds – etwa auf dem Weg zum Mond oder Mars – sind Sonnenstürme eine unmittelbare Gefahr durch Strahlung. MAGE könnte künftig Frühwarnungen ermöglichen, sodass Schutzmaßnahmen ergriffen werden können. „MAGE ist eines der Werkzeuge, die uns helfen werden, all das zu verstehen und vorherzusagen“, sagt Projektleiter Slava Merkin. „Das könnte uns irgendwann mehr Zeit geben, um zu reagieren.“