Schwerewellen weiter auf der Spur: Neue Erdbeobachtungsmission SOVA-S
29. Mai 2026 | Grünes Licht für DLR-Forschung
Schwerewellen weiter auf der Spur: Neue Erdbeobachtungsmission SOVA-S
Mission SOVA-S: Messgeometrie
Die neue Erdbeobachtungsmission SOVA-S (Satellite Observation of waves in the Atmosphere – Scout) wird ab 2030 Schwerewellen erstmals global beobachten. Der Kleinsatellit umkreist dazu die Erde in einer Höhe von etwa 600 Kilometer auf einem sonnensynchronen polaren Orbit. Auf diese Weise wird die Erde vollständig erfasst. An Bord ist eine hochauflösende Infrarot-Kamera, die senkrecht auf den Fußpunkt des Orbits, dem Nadir, ausgerichtet ist. Die Kamera wird die Intensität des Airglows messen und dadurch den Schwerewellen auf die Spur kommen. Beim Airglow oder atmosphärischen Luftleuchten handelt es sich um das Eigenleuchten von angeregten Hydroxyl-Molekülen (OH), in einem Höhenbereich von etwa 80 bis 100 Kilometer.
Bild: 1/3, Credit:
OHBCzechSpace
Atmosphärisches Luftleuchten
Die Erde ist umgeben von verschiedenen Schichten, die von selber leuchten, dem sogenannten Airglow. Die hellste Leuchterscheinung stammt vom angeregten Hydroxyl-Molekül, einer Verbindung aus Sauerstoff und Wasserstoff (OH). Der OH-Airglow ist hier in Gelb zu erkennen und umfasst einen Höhenbereich von rund 80 bis 100 Kilometer. Die Grafik zeigt auch die Lichtemissionen der angeregten Sauerstoff-Atome am Rand des Weltraums (grün) sowie in Weltraumhöhe von 200 bis 300 Kilometer (rot).
Bild: 2/3, Credit:
NASA
Schwerewellen am Himmel
Schwerewellen sind wellenartige Strömungen und werden häufig in den unteren Schichten der Atmosphäre erzeugt. Sie entstehen bei der Überströmung von Luftmassen über Gebirge oder beim Übergang von Wasser zu Land. Auch starke Zyklone, aktive Vulkane und Konvektion in der innertropischen Konvergenzzone können Schwerewellen produzieren.
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) übernimmt die wissenschaftliche Leitung der neuen Erdbeobachtungsmission SOVA-S (Satellite Observation of waves in the Atmosphere – Scout). Mit SOVA-S erweitert die Europäische Weltraumorganisation ESA ihr Scout-Programm, das auf Kleinsatelliten basiert und nach innovativen New-Space-Ansätzen entwickelt wird. Die neue Mission soll helfen, die Strömungsvorgänge unserer Atmosphäre besser zu verstehen und Schwerewellen global zu erfassen, die in Atmosphären- und Klimamodellen bisher nur unzureichend berücksichtig sind.
Atmosphärische Schwerewellen sind wellenartige Strömungen mit einer Wellenlänge von teilweise nur wenigen Kilometern und einer Periodendauer von bis zu einigen Stunden. Sie entstehen häufig in den unteren Schichten der Atmosphäre, etwa bei der Überströmung von Gebirgen. Mit Hilfe dieser Wellen gelingt es der Atmosphäre sehr effizient, Energie und Impuls über weite Strecken zu transportieren. Dort wo diese Wellen brechen, verändern sie die Energiebilanz und die Dynamik der Atmosphäre maßgeblich. Das betrifft Wetter- und Klimaprozesse und beeinträchtigt unter anderem die Signalqualität satellitengestützter Navigationssysteme. Schwerewellen können außerdem durch Vulkanaktivität, Erd- und Seebeben sowie starken Zyklonen entstehen, sodass sie Rückschlüsse auf diese Ereignisse selbst zulassen.
Luftleuchten am Rand des Weltraums
Die neue Scout-Mission SOVA-S wird diese Prozesse erstmals global und mit hoher räumlicher Auflösung beobachten. Der Satellit untersucht dabei den wichtigen Übergangsbereich zwischen unterer und oberer Atmosphäre. Dieser Höhenbereich von 80 bis 100 Kilometer liegt am Rand zum Weltraum und spielt eine wesentliche Rolle beim Verständnis der dynamischen Kopplung der Atmosphären-Schichten.
SOVA-S kombiniert ein kompaktes, kosteneffizientes Satellitenkonzept mit hochaufgelöster Infrarot-Fernerkundung. Herzstück ist eine Nah-Infrarot-Kamera, die die Intensität des Airglows vermisst. Wenn Schwerewellen diese luftleuchtende Schicht passieren, verändert sich dort die Leuchtintensität. Beim sogenannten Airglow oder Luftleuchten handelt es sich um das Eigenleuchten von Hydroxyl-Molekülen, einer Verbindung aus Sauerstoff und Wasserstoff (OH), das im Höhenbereich von etwa 80 bis 100 Kilometern auftritt. Es wirkt wie ein Kontrastmittel in der Atmosphäre und macht selbst kleinste Strömungsvorgänge sichtbar.
Der Satellit SOVA-S erfasst Schwerewellen, indem er die Intensität des Airglows misst. Wenn Schwerewellen diese luftleuchtende Schicht in der Atmosphäre passieren, verändert sich ihre Leuchtintensität. Dies zeigt sich in den Messungen der Infrarot-Kamera dann als streifenförmige Muster. Aus den Mustern können Rückschlüsse gezogen werden auf die Stärke der Schwerewellen, deren Wellenlängen und Ausbreitungsrichtungen.
Mission SOVA-S: Globale Messung von Schwerewellen
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Mission SOVA-S: Globale Messung von Schwerewellen
Der Satellit SOVA-S erfasst Schwerewellen, indem er die Intensität des Airglows misst. Wenn Schwerewellen diese luftleuchtende Schicht in der Atmosphäre passieren, verändert sich ihre Leuchtintensität. Dies zeigt sich in den Messungen der Infrarot-Kamera dann als streifenförmige Muster. Aus den Mustern können Rückschlüsse gezogen werden auf die Stärke der Schwerewellen, deren Wellenlängen und Ausbreitungsrichtungen.
Credit:
DLR
Langjährige Erfahrung
Das Earth Observation Center (EOC) des DLR ist bereits seit vielen Jahren in diesem Forschungsbereich aktiv und beobachtet in Zusammenarbeit mit Partnereinrichtungen das Luftleuchten mit bodengebundener und flugzeuggetragener Infrarot-Sensorik von verschiedenen Orten auf der Erde aus. Für SOVA-S bringt das EOC seine umfassende Expertise in der Atmosphärenfernerkundung, Datenanalyse und Modellierung als wissenschaftliche Leitung ein. Die Forschenden aus Oberpfaffenhofen werden auch eine zentrale Rolle bei der wissenschaftlichen Auswertung, Nutzung und internationalen Bereitstellung der Missionsdaten übernehmen. Die Mission entsteht in enger Zusammenarbeit mit der ESA sowie einem Industriekonsortium unter Führung von OHB Czechspace.
Der Start von SOVA-S ist im Rahmen der Scout-Reihe für das Jahr 2030 geplant. Der Kleinsatellit soll in einem sonnensynchronen Orbit in etwa 600 Kilometer Höhe für zwei bis fünf Jahre aktiv sein und eine einzigartige Datengrundlage für vielfältige Forschungs- und Anwendungsbereiche schaffen.
Die Familie der Scout-Kleinsatelliten liefert wissenschaftliche Erkenntnisse von hohem Mehrwert, indem sie entweder bestehende Weltraumtechnologien miniaturisiert oder neue Beobachtungstechniken demonstriert. Wichtig ist dabei das übergeordnete Ziel, all dies zügig zu erreichen. Im Sinne des New-Space-Konzepts folgen die Satellitenmissionen einem äußerst agilen und kostengünstigen Entwicklungsprozess.
Die Scout-Missionen gehören zu FutureEO, dem wissenschaftlichen Erdbeobachtungsprogramm der ESA. Deutschland ist größter Beitragszahler des Programms. Die Fördermittel werden von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR im Auftrag des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) koordiniert.
