Mit Laser dem Klimawandel auf der Spur
- Missionsziel ist das Erstellen hochauflösender Modelle des Erdschwerefeldes
- Dokumentation der Auswirkungen des Klimawandels steht im Fokus
- Schwerpunkte: Raumfahrt, Erdbeobachtung, Klimaforschung
Die Gravity Recovery and Climate Experiment-Follow-On (GRACE-FO) Mission ist 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. Prof. Felix Huber, Direktor DLR-Raumflugbetrieb und Astronautentraining betont: "Wir sind stolz darauf, verantwortlich für den Betrieb dieser wissenschaftlich relevanten Satellitenmission zu sein. Das GSOC konnte bereits bei der Vorgängermission zeigen, dass Satelliten durch unsere Arbeit auch weit über die geplante Lebensdauer hinaus betrieben werden können."
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 (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-Distanzmeßystem, mit dem sich der Abstand zwischen den Satelliten auf einige tausendstel Millimeter vermessen 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 Radiookkultationsmessungen. 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.
Partner der Mission
Das GRACE-FO Projekt wird in den USA unter der Leitung der NASA Earth Science Division (ESD) innerhalb des NASA Science Mission Directorate (SMD) und des Earth Systematic Missions Program Office am Goddard Space Flight Center (GSFC) durchgeführt. Dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) wurde dabei die Verantwortung für die Realisierung des GRACE-FO Projekts übertragen.
Daneben besitzt die GRACE-FO Mission signifikante deutsche Beiträge, die vom Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) geleitet werden. Das GRACE-FO Mission Operations System und Ground Data System werden für die ersten fünf Jahre vom GFZ finanziert. Das GFZ stellt den Operations Mission Manager, validierte Flugprozeduren sowie seine Satellitenempfangsstation in Ny-Ålesund/Spitzbergen bei.
Diese werden gemeinsam finanziert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)), der Helmholtz-Gemeinschaft (Helmholtz-Zentrum Berlin), dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) (Beistellungen zum LRI) und dem Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ).