Sattellit EarthCare der ESA startet mit SpaceX

Sattellit EarthCare der ESA startet mit SpaceX

Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) hat einen bedeutenden Schritt nach vorn gemacht, um die Klimaerwärmung zu bekämpfen. Der Sattellit EarthCare, der von der ESA entwickelt wurde, ist erfolgreich mit einer Falcon-9-Rakete von SpaceX in den Orbit gestartet. Dieser Meilenstein markiert den Beginn einer neuen Ära in der Erforschung des Klimawandels. Der EarthCare-Satellit wird in Zukunft Wetter- und Klimadaten sammeln, um die Forschung zum Klimawandel voranzutreiben. Durch die Zusammenarbeit mit SpaceX kann die ESA ihre Raumfahrtmissionen weiter ausbauen und ihre Ziele in der Erforschung des Weltalls erreichen.

Sattellit EarthCare der ESA startet mit SpaceX: Falcon Rakete soll EarthCare-Satelliten ins All befördern

Am Mittwoch, 29. Mai, 20 Minuten nach Mitternacht, sollen die Triebwerke einer „Falcon 9“-Rakete von der Vandenberg-Basis der US-Luftwaffe starten. An Bord ist der fast 2,2 Tonnen schwere europäische EarthCare-Satellit, der in nur knapp zehn Minuten seine Ziel-Umlaufbahn in 393 Kilometer Höhe erreichen wird.

Der Satellit wird die Klima-Modelle verbessern

Dann wird der ungefähr 2 x 3 x 1,5 Meter große „Erdbeobachter“ sein Sonnensegel ausfahren. Die Gesamtlänge wird am Ende mehr als 17 Metern betragen. Anschließend werden die Instrumente getestet, bevor er langsam seine Arbeit aufnimmt. Gebaut wurde der Satellit von Airbus Defense and Space.

Tatsächlich waren aber mehr als „75 europäische Firmen als Zulieferer beteiligt“, sagt Thorsten Fehr, Atmosphärenforscher und Mitglied des EarthCare-Teams der Europäischen Raumfahrtorganisation ESA. Zudem sei auch die japanische Raumfahrtbehörde Jaxa beteiligt.

Das Ziel des Satelliten: Die Klima-Modelle zu verbessern

Und das Ziel des Satelliten ist es, die Klima-Modelle zu verbessern. Denn im Detail gebe es noch offene Fragen. Und die drehen sich vor allem um Wolken. InfoName und DatenName EarthCARE steht für Earth Clouds Aerosols and Radiation Experiment (Erde, Wolken, Aerosole und Strahlung Experiment).

Die Instrumente an Bord

Sonnensegel: Das Sonnensegel mit einer Fläche von 21 Quadratmetern wird 1700 Watt an elektrischer Leistung für den Betrieb der Sonde liefern.

Radiometer: Das Radiometer erfasst 10 mal 10 Kilometer große Bereiche vor, hinter und unter dem Satelliten.

Radar: Das Radar (94,05 Gigahertz) erfasst Daten bis zu einer Höhe von 20 Kilometern mit einer vertikalen Auflösung von 200 Metern (horizontal unter 1000 Meter).

Lidar: Das Lidar hat eine vertikale Auflösung von etwa 100 Metern (horizontal 30 Meter).

Kamera: Die Kamera erfasst Bilder in mehreren Wellenlängen zwischen 0,67 Mikrometern (Rot bis nahes Infrarot) und 12 Mikrometern (Infrarot).

Die Bedeutung von Wolken und Aerosolen

Die Sonne strahlt. Und die Strahlung trifft die Erde. Das scheint klar. Ein Teil der Strahlung wird quasi von der Erde reflektiert. Ein anderer Teil indes bleibt gefangen und erwärmt unseren Planeten. Neben den Treibhausgasen spielen da aber Wolken eine wichtige Rolle.

Eher dünne, hochstehende beispielsweise „fangen“ mehr Hitze ein. Dichtere und tiefer stehende indes reflektieren die Strahlung. Was so einfach klingt, ist tatsächlich ein komplizierter Prozess. Und der wird noch ein wenig komplexer, „wenn man Aerosole einbezieht“, sagt Fehr.

Die Aerosole und ihre Wirkung

Das sind „Schwebeteilchen“ in der Luft, die natürlichen Ursprungs sein können wie Vulkanasche oder Sahara-Staub. Oder sie wurden von Menschen verursacht und stammen unter anderem aus der Luftfahrt, von Autos oder Kraftwerken. Und diese Aerosole haben einen direkten Effekt, weil auch sie Strahlung reflektieren oder Wärme „einfangen“ können.

Sie wirken jedoch ebenso indirekt, da sie die Bildung von Wolken sowie deren Zusammensetzung beeinflussen. Vereinfacht gesagt machen mehr Aerosole sie reflektiver, während weniger Schwebeteilchen sie eher zu „Hitzefallen“ werden lässt.

Die Mission EarthCare

„Diese Prozesse wollen wir besser verstehen“, sagt Fehr. Und dabei spielt EarthCare eine entscheidende Rolle. An Bord sind „vier Instrumente“, sagt Björn Frommknecht, EarthCare-Missionsmanager bei der Esa.

Zwei davon sind sogenannte aktive Systeme, die etwas aussenden und darüber Daten erfassen. Dazu zählt das Atmosphären-Lidar: Es schickt Laserstrahlen in die Erdatmosphäre und kann anhand der Reflexionen nicht nur die Oberseite von Wolken vermessen. „Es kann Profile der Aerosole erstellen und bestimmen, um was genau es sich dabei handelt“, erklärt Frommknecht.

Ebenfalls zu den „aktiven System“ gehört das japanische Wolkenradar. Das misst, wo Wolken anfangen und aufhören. Was ist mit Wasser und Eiskristallen? Und wie sehen die vertikalen Bewegungen aus?

Die Bedeutung der Mission

„Das alles müssen wir aber in einen Kontext stellen“, sagt der Missionsmanager. Schließlich sind die Messungen des Radars und Lidars eher punktuell und stammen von der Stelle, die vom Satelliten überflogen wird. Es werden aber auch Umgebungsdaten benötigt, um über Software-Lösungen 3D-Modell zu erstellen.

Und da kommen die „passiven Systeme“ ins Spiel. Es ist eine Kamera an Bord, die Aufnahmen in verschiedenen Wellenlängenbereichen macht – die vom infraroten bis in das optische Spektrum hineinreichen. Sie nimmt 150 Kilometer breite Streifen auf. Und daraus wird dann ein dreidimensionales Bild hochgerechnet.

Und um den Energiehaushalt bestimmen zu können, wird ein Breitband-Radiometer erfassen, wie viel des Sonnenlichts reflektiert und wie viel Wärme abgestrahlt wird.

Die Kosten der Mission belaufen sich mittlerweile auf 850 Millionen Euro. 800 Millionen kommen dabei von der Esa, rund 50 Millionen steuert die japanische Raumfahrtbehörde Jaxa bei, die ihre Expertise mit Radarsystemen einbringt.

Die EarthCare-Mission ist auf drei Jahre ausgelegt. Es sei aber ausreichend Treibstoff für vielleicht noch ein viertes Jahr an Bord, sagt Frommknecht. Das hängt indes auch von der Sonnenaktivität ab, die Auswirkungen auf die Dichte der Atmosphäre hat. Und die bestimmt, wie stark der Satellit abgebremst wird.

Das aber entscheidet darüber, wie oft die Sonde ihren Orbit in knapp 400 Kilometern anpassen und beschleunigen muss. Dennoch: Eine Verlängerung scheint möglich. Das hängt indes von etwas anderem ab.

Als der Satellit gebaut wurde, gab es noch kein Zero-Debris-Ziel der Esa. Mittlerweile will man aber im Orbit keine Rückstände, also Weltraumschrott, hinterlassen. In drei Jahren wird die Esa darum die Entscheidung treffen müssen, ob man mit dem Rest-Treibstoff einen kontrollierten Absturz einleiten möchte. Oder ob es eine andere Lösung für EarthCare gibt.