GRACE Follow-On auf dem Weg zum Start

Das Satelliten-Duo GRACE Follow-On hat den ersten Schritt der Reise in die Erd­um­lauf­bahn gemacht: Es flog am 12. Dezember per Luft­fracht in die USA, wo es im Früh­jahr 2018 von der Luft­waffen­basis Vanden­berg in Kali­fornien ins All starten wird. GRACE FO wird das Schwere­feld der Erde ver­messen, um so mit anderen Methoden nicht nach­weis­bare Bewe­gungen von Wasser, Eis und Land­massen – Indika­toren des Klima­wandels – zu über­wachen. Mit an Bord ist ein am MPI für Gravi­tations­physik ent­wickelter Techno­logie­demon­strator, der die Messung noch genauer machen soll. Zum Einsatz kommt dabei eine für das zukünftige Welt­raum-Gravi­tations­wellen-Observa­torium LISA ent­wickelte und in LISA Path­finder getestete Techno­logie.

„Bei GRACE Follow-On kommt aus der Gravitations­wellen­forschung stam­mende Techno­logie bei der hoch­prä­zisen Ver­messung des Erd­schwere­felds zum Ein­satz“, sagt Karsten Danz­mann vom MPI für Gravi­ta­tions­physik und der Uni Hannover. „Damit findet die an unserem Institut durch­ge­führte Forschung eine wichtige Anwen­dung in der Geo­däsie.“

Die Mission besteht aus einem Satelliten-Tandem in einer niedrigen polaren Erd­um­lauf­bahn. Die Satel­liten ver­messen ihren gegen­seitigen Abstand von rund 220 Kilo­metern hoch­präzise auf Nano­meter genau. Sowohl die ört­lichen Details als auch die zeit­lichen Ver­ände­rungen des irdischen Schwere­felds lassen sich aus den Schwan­kungen dieser Abstände ableiten. Diese Ver­ände­rungen im Erd­schwere­feld wiederum können genutzt werden, um Indika­toren des Klima­wandels zu messen. Dazu zählen beispiels­weise das Abschmelzen der polaren Eis­massen und Ver­ände­rungen im Grund­wasser­pegel.

GRACE Follow-On setzt die erfolgreiche GRACE-Mission fort. Zudem wird das zuvor ver­wendete Mess­prinzip der Abstands­messung mittels Mikro­wellen um ein Laser­inter­fero­meter erweitert und damit auf Nano­meter-Genauig­keit ver­bessert. Das Laser­inter­fero­meter fliegt als Techno­logie-Demon­strator auf der Satel­liten­mission mit und ist eine gemein­same Ent­wick­lung von JPL und dem MPI für Gravi­tations­physik.

Um aus dem im Weltall gemessenen Lasersignal den Abstand der Satel­liten präziser als jemals zuvor zu ermitteln, kommt eine für das zukünftige Welt­raum-Gravita­tions­wellen-Observa­torium LISA ent­wickelte Techno­logie zum Ein­satz. Die für LISA ent­wickelte Mess­technik wurde an die An­forde­rungen der GRACE-FO-Mission ange­passt und ist eine wissen­schaft­liche Premiere: Erst­mals wird ein Laser­inter­fero­meter zwischen ent­fernten Satel­liten auf­ge­spannt und zur Längen­messung ein­ge­setzt.

„Mit GRACE Follow-On schlagen wir zwei Fliegen mit einer Klappe: das erste Laser­inter­fero­meter im Welt­all ist ein wichtiger Meilen­stein auf dem Weg zu LISA, dem zukünf­tigen Gravita­tions­wellen-Observa­torium im All“, sagt Gerhard Heinzel vom MPI für Gravita­tions­physik. „Und wir setzen die LISA-Techno­logie zum Nutzen der Erde ein, um ent­schei­dende Indika­toren des Klima­wandels noch genauer über­wachen und ihn damit besser ver­stehen zu können.“

AEI / RK