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Schwerkraftsatellit startet zur Klimamission
Heute startete die Europäische Weltraumorganisation (ESA) einen der fortschrittlichsten Erdbeobachtungssatelliten, die je gebaut wurden. Der FREUDE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) Satellit vom Kosmodrom Plessezk in Nordrussland an Bord einer modifizierten ballistischen Interkontinentalrakete abgeschossen.
Abheben: Das Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer (GOCE) der ESA wird das Schwerefeld der Erde messen. Der Satellit wurde in einem Reinraum (oben) einer Endkontrolle unterzogen, bevor er an einer Rakete montiert wurde. Es wurde heute vom Kosmodrom Plesetsk in Nordrussland gestartet. Die Illustration eines Künstlers (unten) zeigt den Satelliten im Orbit. Es ist fünf Meter lang und einen Meter breit und verfügt über vier am Körper montierte und zwei am Flügel montierte Solarmodule.
GOCE wird die Erde 24 Monate lang in einer Höhe von rund 260 Kilometern umkreisen und dabei von Pol zu Pol kreisen, während sich der Planet darunter dreht. Ab August wird der Satellit das Gravitationsfeld der Erde mit besserer Genauigkeit und höherer Auflösung messen als jede bisherige Mission.
Die Messung des Gravitationsfeldes der Erde wird Wissenschaftlern neue Erkenntnisse über die Zusammensetzung des Planeten, die Bewegungen seiner Ozeane sowie die Dicke und Bewegung der polaren Eisschilde liefern. Entscheidend ist, dass es Wissenschaftlern auch helfen wird, Computermodelle zu erstellen, um die Auswirkungen des Klimawandels genauer vorherzusagen.
Die Überwachung der Eisbedeckung, der Veränderungen des Meeresspiegels und der Ozeanzirkulation wird ein besonders wichtiger Teil der Mission sein. Eine der wichtigsten Auswirkungen des Klimawandels ist der Verlust von Eismasse und der Anstieg des Meeresspiegels, sagt Prasad Gogineni , der Direktor des Zentrums für Fernerkundung von Eisschilden ( CReSIS ) an der University of Kansas. Die Daten des neuen Satelliten werden mit Meeresspiegelmodellen gekoppelt, um den regionalen und globalen Meeresspiegelanstieg besser vorhersagen zu können, fügt Claude Laird, wissenschaftlicher Mitarbeiter am CReSIS, hinzu.
Danilo Muzi, Projektleiter von GOCE, sagt, dass die Sensoren der Sonde 100-mal empfindlicher sind als alles, was bisher geflogen wurde. Die Raumsonde wird das Schwerefeld der Erde mit einem Gradiometer messen. Diese Art von Instrumenten wird bereits für bodengestützte Messungen und in Flugzeugen verwendet, aber noch nie zuvor auf einem Satelliten platziert. Das Gradiometer besteht aus sechs ultraempfindlichen Beschleunigungssensoren – Sensoren, die die Beschleunigung messen und speziell für die Mission gebaut wurden. Diese Beschleunigungsmesser sind in drei Paaren angeordnet und entlang drei verschiedenen Achsen des Gradiometers ausgerichtet. Durch die Messung feiner Unterschiede in der Schwerkraft, die jedes Paar Beschleunigungsmesser spürt, erstellt der Satellit eine bessere Karte der Schwerkraftmessungen für den gesamten Globus.
Mit den Instrumenten von GOCE werden Wissenschaftler auch das Schwerefeld der Erde bis auf sehr kleine räumliche Skalen messen können. Je weniger Details Sie haben, desto mehr können Sie über die Erde unter der Oberfläche erfahren, sagt John Wahr , Professor für Physik an der University of Colorado. Der Satellit wird eine Auflösung von mehr als 100 Kilometern bieten. Die ganze Erde – einschließlich der Ozeane – auf den kleinen Maßstab und die erstaunliche Auflösung zu bringen, die GOCE bieten wird, ist einfach bemerkenswert und äußerst nützlich, sagt Wahr.
Die NASA verfügt derzeit über zwei Satelliten, die das Schwerefeld der Erde im Orbit messen. Diese Zwillings-Raumsonde, bekannt als ANMUT , wurden 2002 gestartet und kreisen 500 Kilometer über der Erdoberfläche. Sie haben bereits wertvolle Informationen darüber geliefert, wie sich die Eisschildmasse der Antarktis und Grönlands verändert, aber ihre räumliche Auflösung ist nicht so gut wie die von GOCE, sagt Gogineni. Der [neue] Satellit wird einen verbesserten Datensatz liefern, der es uns ermöglicht, die Eisschildmasse, insbesondere in Grönland, viel besser zu messen, sagt er.
Reibungsloses Segeln: GOCE wird ein Gradiometer mit empfindlichen Beschleunigungsmessern verwenden, um den Schweregradienten der Erde zu messen. Es wird auch ein Ionentriebwerk an seinem Heck verwenden, um die durch die Atmosphäre in der erdnahen Umlaufbahn verursachte Verzögerung zu kompensieren.
Um die Messung möglichst genau zu machen, mussten die Forscher den Luftwiderstand der Atmosphäre im erdnahen Orbit kompensieren. Dieser Widerstand erzeugt eine winzige Verzögerung des Satelliten, die von den Beschleunigungsmessern als Beschleunigung wahrgenommen würde. Daher fügten die Forscher dem Heck des Satelliten einen Ionenantrieb hinzu, der Ionen mit einer Geschwindigkeit aussendet, die dieser Verzögerung perfekt entspricht.
GOCE ist Teil einer größeren ESA-Mission namens Living Planet-Programm , die in den nächsten zwei Jahren den Start von sieben weiteren Satelliten beinhalten wird, von denen jeder ein anderes Merkmal des Planeten vermessen soll. So plant die ESA beispielsweise, diesen Sommer einen Satelliten namens SMOS zu starten, um die Feuchtigkeit und den Salzgehalt der Ozeane der Erde zu messen. Ein weiterer Satellit namens CrySat-2 wird Ende des Jahres starten, um die Eisbedeckung zu kartieren. In der Vergangenheit haben sich sowohl die ESA als auch die NASA darauf konzentriert, größere Satelliten mit vielen Instrumenten zu starten. Im Jahr 2002 startete die ESA Envisat , ein Satellit mit 10 Instrumenten, und die NASA hat ein laufendes Programm namens Landsat , das 1972 begann und als Goldstandard für erdwissenschaftliche Missionen gilt.
Wahr, der an der GRACE-Mission mitgearbeitet hat, sagt, dass die neue Mission sehr spannend ist. Für diejenigen von uns in der Branche wird es wunderbar sein, sagt er.