Startschuss für GRACE-Nachfolger
GRACE Follow-On soll mit neuer Laser-Abstandsmessung Klimaveränderungen präzise dokumentieren.
Veränderungen im Schwerefeld der Erde werden sich künftig wesentlich präziser vermessen lassen. Eine neuartige, laserbasierte Entfernungsmessung auf der 2017 startenden GRACE-Follow-On-Satellitenmission soll eine bisher nicht erreichte Genauigkeit in der Erfassung von klimabedingten Massenveränderungen auf unserem Planeten ermöglichen. Die Mittel für die deutsche Beteiligung an der deutsch-amerikanischen Satellitenmission GRACE Follow-On wurden jetzt bereitgestellt.
Abb.: Die Tandem-Gravitationssonden des Projektes Gravity Recovery and Climate Experiment Follow On (GRACE-FO; Bild: Astrium)
GRACE steht für Gravity Recovery And Climate Experiment und bezeichnet eine 2002 gestartete Tandem-Satellitenmission, die Daten der Erdanziehungskraft in Klimainformation umsetzt: Ändern sich klimabedingt Eismassen der Antarktis oder das in den Kontinenten gespeicherte Wasser, so ändert sich an dieser Stelle auch die Schwerkraft. Dieses Prinzip machen sich die beiden Satelliten zunutze: sie fliegen auf exakt der gleichen Bahn, aber ihr Abstand voneinander ändert sich geringfügig, wenn sie über Gebiete unterschiedlicher Erdanziehung fliegen. Die Abstandsänderung ist also die Maßeinheit der Massenänderung: Je genauer der Abstand zwischen den beiden Satelliten bekannt ist, desto präziser lassen sich klimagetriebene Massenänderungen erfassen.
Die derzeitige GRACE-Mission wird spätestens 2017 enden, die Nachfolger-Satelliten GRACE Follow-On (GRACE-FO) können jetzt gebaut werden. Zur Verbesserung der Messgenauigkeit stellt das Albert-Einstein-Institut Hannover (AEI) ein hochpräzises Laser Ranging Interferometer (LRI) bereit, das die auf der jetzigen Mission verwendete, mikrowellenbasierte Messung ergänzt. „Mit unserem System wollen wir den Abstand der Satelliten zueinander bis in den Sub-Mikrometerbereich, also dem Millionstel eines Meters, genau vermessen“, erklärt Gerhard Heinzel vom AEI. Die Anforderungen an das Lasersystem sind hoch. Eine der großen Herausforderungen besteht zum Beispiel darin, stabile optische Komponenten für den Einsatz im Weltraum zu entwickeln. „Mit GRACE Follow-on wird erstmalig Laserinterferometrie zwischen Satelliten zum Einsatz kommen. Wir betreten damit absolutes Neuland und müssen das ganze System so entwickeln, dass es einerseits sehr kompakt wird und gleichzeitig über mehrere Jahre den extremen Bedingungen im All Stand hält und zuverlässige Daten liefert,“ so Heinzel.
Die deutschen Beiträge für GRACE-FO werden federführend vom Deutschen Geoforschungszentrum GFZ realisiert. Am GFZ werden darüber hinaus die wissenschaftlichen Daten der Mission ausgewertet. Frank Flechtner vom GFZ, der den deutsche Beitrag für GRACE-FO koordiniert, über die neue Methode: „Die Genauigkeit der Schwerefelder, die wir seit 2002 aus den Abstandsmessungen des bisherigen GRACE-Mikrowelleninstruments abgeleitet haben, wird mit dem LRI auf GRACE-FO noch einmal wesentlich verbessert. Dies erlaubt zuverlässigere Aussagen zum Klimawandel.“
GRACE-FO wird wie GRACE aus zwei baugleichen Satelliten bestehen, die in etwa 220 Kilometer Abstand im gleichen polnahen Orbit in zirka 490 Kilometer Höhe hintereinander herfliegen. Herzstücke der Instrumentierung sind ein ultrapräzises Mikrowellen-Distanzmesssystem, mit dem sich der Abstand zwischen den Satelliten auf einige tausendstel Millimeter vermessen lässt, sowie das neue Laser Ranging Interferometer (LRI), das noch bis zu fünfzig mal genauer misst.
GFZ / LUH / DE
