Living Planet



 

Logo des Living-Planet-Programms. Bild: ESA

Lebender Planet: Das Erderkundungsprogramm der ESA

Mit dem Erderkundungsprogramms "Lebender Planet" ("Living Planet") ist die Europäische Weltraumorganisation ESA den globalen Umweltveränderungen auf der Spur. Kernbestandteil des Programms sind Spezialsatelliten, die sogenannten "Earth Explorer", mit denen die ESA einzelne Aspekte von Umwelt, Klima und Beschaffenheit der Erde erforschen will.

Die Missionen werden mit Hilfe eines mehrstufigen Auswahlverfahrens ermittelt. Durch regelmäßige Missions-Aufrufe werden Wissenschaftler wesentlich in die Ausgestaltung des Programms eingebunden. Die spezialisierten Einzelmissionen treten die Nachfolge der extrem leistungsfähigen Umwelt-Allroundsatelliten ERS-1, ERS-2 und ENVISAT an.

Deren erfolgreichen Messungen setzt das Programm GMES (Global Monitoring for Environment and Security) zu einem großen Teil fort. Dies ist eine gemeinsame Initiative von EU und ESA zum Aufbau eines eigenständigen Systems für die globale Umwelt- und Sicherheitsüberwachung. Derzeit sind sechs Earth-Explorer-Satelliten im Bau. Im Rahmen des Auswahlverfahrens einer siebten Mission werden derzeit drei Kandidaten in Machbarkeitsstudien untersucht.

Die neuen Earth-Explorer-Satelliten

 GOCE umkreist die Erde
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GOCE (gestartet am 17. März 2009; Wiedereintritt am 11. November 2013):

Der Umweltsatellit GOCE (Gravity field and steady-state-Ocean Circulation Explorer) wird mit bisher unerreichter Präzision das Schwerefeld der Erde vermessen. Die erwarteten Ergebnisse werden insbesondere für die Ozeanographie, die Geophysik und die Erforschung des Meeresspiegels wichtig sein. Deutsche Firmen sind maßgeblich am Bau des Satelliten beteiligt: So ist EADS Astrium in Friedrichshafen der Hauptauftragnehmer für die Satellitenplattform.

Die Zarm Technik GmbH in Bremen fertigte magnetfeldbasierte Lageregelungselemente (Magnetic Torquer) und die RWE Space Solar Power GmbH in Heilbronn stellte Solarzellen für die Mission her. An der Datenverarbeitung ist das Institut für Astronomische und Physikalische Geodäsie an der Technischen Universität München führend beteiligt.

Die Mission GOCE ist nach einer Betriebsphase von vier Jahren und acht Monaten durch geplante Absenkungen am 11. November 2013 in die Atmosphäre eingetreten. Nach Verglühen der wesentlichen Teile des Satelliten in der Erdatmosphäre sind einige wenige Trümmer auf Höhe der Falklandinseln in den Südatlantik gestürzt. Der Wiedereintritt wurde bis kurz vor dem Verglühen in der Atmosphäre von Bordinstrumenten verfolgt, sodass wertvolle Information über die letzte Phase des Satelliten auch als Zahlenmaterial für die optimierte Steuerung zukünftiger Missionen vorliegt.

SMOS (gestartet am 2. November 2009)

Die SMOS-Mission (Soil Moisture and Ocean Salinity) wird zum ersten Mal globale Karten der Bodenfeuchte und des Salzgehaltes der Ozeane liefern. Beides sind wichtige Größen für ein besseres Verständnis von Klimasystem und Wasserkreislauf. Deutsche Forschergruppen sind unter anderem an der Überprüfung der Missionsdaten durch Bodenmessungen und Modellvergleiche sowie beim Gewinnen von zusätzlichen Informationen über das Meereis beteiligt.

CryoSat-2 (gestartet am 8. April 2010)

Die CryoSat-Mission soll drei Jahre lang Daten über die Dicke der polaren Eisüberdeckung und des Meereises sammeln. Wie groß der Einfluss der Erderwärmung auf diese Größen ist, ist eine der heiß diskutierten Fragen der polaren Klimaforschung. Der Satellit ist ein Nachbau von CryoSat-1, dessen Start im Oktober 2005 aufgrund eines Fehlers in der Startrakete fehlschlug. Hauptauftragnehmer beim Bau der Mission ist EADS Astrium in Friedrichshafen.

Swarm (gestartet am 22. November 2013)

Swarm ist eine Konstellation von drei Satelliten. Sie wird die bisher genaueste Vermessung des Erdmagnetfeldes und seiner zeitlichen Veränderung liefern. Daraus können neue Einblicke in den Aufbau und die Prozesse im Erdinneren und in der oberen Atmosphäre gewonnen werden. Zusätzlich profitieren viele verschiedene Anwendungsgebiete, wie Weltraumwetter-Vorhersage, Navigation und Lagerstättenerkundung. EADS Astrium in Friedrichshafen ist Hauptauftragnehmer für den Bau der Swarm-Satelliten.

 ADM-Aeolus - Vermessung des Windfeldes
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ADM-Aeolus (Start: Ende 2015)

Ziel der ADM-Aeolus-Mission (Atmospheric Dynamics Mission) ist es globale Beobachtungsdaten des dreidimensionalen Windfeldes zu liefern. Diese Beobachtungen schließen eine wichtige Lücke im bestehenden meteorologischen Beobachtungsnetzwerk und können wesentlich zur Verbesserung der numerischen Wettervorhersage beitragen - besonders der mittelfristigen Vorhersage. Diese anspruchsvolle Mission verwendet ein neues Messverfahren auf Basis starker Laser-Pulse.

EarthCARE (Start: Ende 2017)

EarthCARE (Earth Clouds, Aerosols and Radiation Explorer) ist eine japanisch-europäische Gemeinschaftsmission. Sie untersucht die Zusammenhänge und Wirkungen von Wolken und Aerosol-Partikeln auf den Strahlungshaushalt der Erde. Wolken, Aerosole und deren Wechselwirkungen stellen in derzeitigen Modellen zur Klimaentwicklung eine bedeutende Unsicherheit dar. Ein genaues Erfassen von Wolkenprozessen ist auch wichtig für Verbesserungen der numerischen Wettervorhersage. Der Satellit wird ebenfalls von EADS Astrium in Friedrichshafen gebaut. Ein Instrument wird dabei von der japanischen Raumfahrtagentur JAXA beigestellt.

BIOMASS (Start: nicht vor 2019)

Als siebte Earth Explorer Mission wurde 2013 mit BIOMASS eine Radarmission zur Bestimmung der Biomasse in den Wäldern der Erde ausgewählt. Bisher beruht die Kenntnis dieser Biomasse auf Schätzungen und ist mit einem sehr großen Fehler, circa 40 Prozent, behaftet. Da die Biomasse fast ausschließlich aus Kohlenstoff besteht, entspricht sie zugleich dem größten Anteile terrestrisch gebundenen Kohlenstoffs im Kohlenstoff-Zyklus der Erde und geht damit als eine wesentliche Eingangsgröße in Klimamodelle ein. Eine genauere Kenntnis dieses Anteils erlaubt daher präziserer Vorhersagen zur Erwärmung des Klimas.

Auswahl der 8. Earth-Explorer-Mission (Start: nicht vor 2022)

Zur Fortsetzung der erfolgreichen Explorer-Serie hat die ESA im Oktober 2009 eine Ausschreibung für die 8. Earth-Explorer-Mission (EE8) durchgeführt. Eingereicht wurden insgesamt 28 Missionsvorschläge, darunter vier Vorschläge unter deutscher Führung und weitere 18 Vorschläge mit deutscher Beteiligung. Im November 2010 hat das wissenschaftliche Beratungsgremium für Erdbeobachtung bei der ESA zwei Missionsvorschläge ausgewählt:

  • CarbonSat: Ein abbildendes Spektrometer zur Bestimmung der räumlichen und zeitlichen Verteilung von Quellen und Senken der Treibhausgase Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) einschließlich deren Verhalten in Bezug auf Klimaänderungen.
  • FLEX: Die Erfassung von Vegetationsparametern anhand von Fluoreszenzmessungen zur Bestimmung des Photosyntheseumsatzes im terrestrischen Ökosystem mit Hilfe eines abbildenden Spektrometers.

Mit CarbonSat ist ein deutscher Vorschlag unter Leitung der Universität Bremen aufgegriffen worden. Neben den oben genannten Zielen soll die Mission den Eintrag von Kohlenstoff (hier in Form von CO2) aus Biomasse und Ozeanen in die Atmosphäre genauer erforschen. Ebenso sollen damit zum ersten Mal punktgenaue Bestimmungen von Methan- und Kohlendioxid-Quellen - sogenannten "Hot Spots" - möglich sein.

Beide Missionsvorschläge sollen eine Machbarkeitsstudie (Phase A) und eine Systemkonzeptstudie (Phase B1) durchlaufen. Für beide Phasen wurden pro Missionsvorschlag jeweils zwei unabhängige Konsortien beauftragt. Durch den Vergleich der Ergebnisse soll sichergestellt werden, dass die optimalen Lösungsszenarien für die Missions- und Systemanforderungen gefunden werden. Die Ergebnisse der Studien zu beiden Missionsvorschlägen fließen in die endgültige Auswahl der Earth-Explorer-8-Mission nach Phase B1 ein.

"Earth Watch"

Ein weiteres Programmelement im Living-Planet- Programm ist die Earth-Watch-Linie, in der zukünftige Satellitensysteme für den nachhaltigen operationellen Einsatz vorbereitet werden. Das Konzept langfristig garantierter Datendienste steht hier im Mittelpunkt. Eine Voraussetzung dabei ist, dass der Routinebetrieb außerhalb des ESA-Rahmens finanziert wird. Ein Beispiel hierfür sind Entwicklung und Bau der meteorologischen Satelliten der Meteosat-Reihe, welche in Zusammenarbeit mit der europäischen Organisation EUMETSAT realisiert wird.

Neben diesem schon traditionellen Bereich der Meteorologie werden auch eine Reihe anderer Anwendungen mit hohem strategischem Wert und ökonomischem Potential ins Auge gefasst, wie Land- und Forstwirtschaft, Geologie, Umweltbeobachtung, Ozean- und Küstenmanagement, Kartographie, Versorgungswirtschaft und Sicherheit. Diese Aktivitäten sind nun in das eigenständige GMES-Programm übergegangen. Auch die Entwicklung der Datennutzung für GMES ist unter dem Namen GSE (GMES Service Element) Bestandteil des Earth-Watch-Programms.

Climate Change Initiative

Im Rahmen von "Earth Watch" wurde im Jahr 2009 das Programmelement Climate Change Initiative (CCI) von ESA ins Leben gerufen. In insgesamt 13 Projekten wird der Aufbau von konsistenten Zeitreihen aus Satellitendaten zu jeweils einer Klimavariablen, den sogenannten "Essential Climate Variables", durchgeführt. Damit soll ein erheblicher Beitrag zu den Zielen von GCOS ("Global Climate Observing System") auf Basis von Satellitendaten geleistet werden. Durch Berechnung und Bereitstellung in einer einheitlichen Infrastruktur soll es sowohl Forschern wie auch Serviceanbietern ermöglicht werden, diese Daten zu nutzen. Typische Nutzungsanwendungen neben der Klimaforschung sind auch vielfältige Anwendungen, die durch Änderungen im Klima betroffen sind. Deutschland ist führend in diesem Programmelement beteiligt. Einerseits liegt die Führung bei den Projekten zu den Aerosol-, Wolken- und Treibhausgasprodukten in Deutschland andererseits werden große Arbeitsbereiche in allen anderen Teilprojekten von deutschen Institutionen abgedeckt. Dieses Programmelement ist vorerst auf sechs Jahre begrenzt und wird voraussichtlich im Jahr 2016 beendet sein.

 


Kontakt
Klaus Schmidt
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Raumfahrtmanagement
, Erdbeobachtung
Tel: +49 228 447-571

Fax: +49 228 447-747

E-Mail: KP.Schmidt@dlr.de
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