Dem Klimawandel auf der Spur – mit Laser
Das primäre Ziel der GRACE-FO Mission ist es, die Messungen der ersten GRACE Mission fortzusetzen um daraus präzise globale und hochauflösende Langzeit-Modelle des sich verändernden Erdschwerefeldes zu bestimmen. Bild: DLR
Die Gravity Recovery and Climate Experiment-Follow-On (GRACE-FO) Mission wurde am 22. Mai 2018, 21:47 Uhr gestartet. Der Missionsbetrieb wird vom German Space Operations Center (GSOC) beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Auftrag des Deutschen Geoforschungszentrums (GFZ)) durchgeführt. Ziel der Mission ist es, hochauflösende Modelle des Erdschwerfeldes zu erstellen, um die Entwicklung des Klimas zu untersuchen.
Da schon für die GRACE Mission der Betrieb am GSOC durchgeführt wurde, kann das DLR hier auf mehr als 15 Jahre Erfahrung bei der Zusammenarbeit mit dem GFZ und dem NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL)) zurückgreifen. Diese Erfahrung gepaart mit der aus anderen fliegenden Missionen ist an vielen Punkten in die Vorbereitung des Betriebs (Personal, Systeme, Konzepte) eingeflossen. Zusammen mit den externen Partnern hat man so ein Konzept entwickelt, welches ein geringes Risiko und hohe Verfügbarkeiten von wissenschaftlichen Daten darstellt.
Klimawandel im Blick
Das primäre Ziel der GRACE-FO Mission ist es, die Messungen der ersten GRACE Mission fortzusetzen um daraus präzise globale und hochauflösende Langzeit-Modelle des sich verändernden Erdschwerefeldes zu bestimmen. GRACE-FO besteht wie sein Vorläuferprojekt aus zwei baugleichen Satelliten, die in etwa 220 Kilometern Abstand im gleichen polnahen Orbit in rund 490 Kilometern Höhe hintereinander herfliegen. Herzstücke der Instrumentierung sind ein ultrapräzises Mikrowellen-Distanzmesssystem, mit dem sich der Abstand zwischen den Satelliten auf einige tausendstel Millimeter genau ermessen lässt.
Jeder der beiden Satelliten ist zusätzlich mit einem GPS Empfänger, einem Laser Retro-Reflektor (LRR) für die Vermessung der Satellitenbahn vom Boden und einem hochgenauen Akzelerometer zum präzisen Erfassen der auf den Satelliten wirkenden nicht-gravitativen Kräfte ausgestattet. Ein weiteres Ziel ist die Fortsetzung der GRACE Radio-Okkultationsmessungen. Diese bestimmen den Einfluss der Erdatmosphäre auf die Radio-Signale von GPS-Satelliten während sie hinter der Erde verschwinden oder hinter ihr auftauchen. Daraus lässt sich auf Atmosphäreneigenschaften wie Druck- oder Temperaturverlauf schließen. Diese Daten werden den Wetterdiensten zur Verfügung gestellt und helfen bei der Wettervorhersage.
Genauigkeit im Nanometerbereich
Zusätzlich zum Mikrowelleninstrument soll eine neuartige Laserentfernungsmessung eine bisher nicht erreichte Genauigkeit in der Erfassung von Massenveränderungen auf unserem Planeten ermöglichen. Das Laser-Ranging-Interferometer (LRI) wird ebenfalls die Abstände zwischen den beiden Satelliten bestimmen können – allerdings bis zu 20-mal genauer als das auch bereits bei der GRACE Mission benutzte Mikrowelleninstrument. Die Genauigkeit liegt hier im Nanometerbreich. Dieser Vorteil entsteht durch die kürzere Wellenlänge des Lasers im Vergleich zum Mikrowelleninstrument. Das LRI ist zugleich das erste Laserinterferometer welches von Satellit zu Satellit operieren soll. Es wurde in deutsch-amerikanischer Zusammenarbeit zwischen dem Albert-Einstein-Institut Hannover (AEI) und dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA realisiert. (ig)