Heute gehen zwei Erdbeobachtungssatelliten auf die Reise, die sich das Gravitationsfeld der Erde anschauen. Ihr besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Wasser unseres Planeten: Wo steckt es und wie verändert es sich?
Eigentlich ist es eine Routine-Übung für die US-Raumfahrtbehörde NASA. An diesem Dienstag startet gegen 12:47 Ortszeit (21:47 MESZ) an der Vandenberg Airforce Base in Kalifornien eine Falcon-9-Rakete mit sieben Satelliten an Bord. Fünf davon sind eher übliche Iridium-Kommunikationssatelliten.
Die zwei anderen haben dagegen einen ganz besonderen Auftrag: Es sind Erdbeobachtungssatelliten der eigenen Art. Sie sollen vom Gravitationsfeld der Erde Rückschlüsse auf die darin enthaltenen Wassermassen ziehen. Damit schauen sie auch viel tiefer als etwa die Sentinel-Erdbeobachtungssatelliten des Copernicus-Programms, die im wesentlichen an der Oberfläche ihre Daten sammeln.
Video ansehen 02:22 Jetzt live 02:22 Min. 
Teilen
Satelliten-Mission GRACE-FO
Versenden Facebook Twitter google+ Tumblr VZ Mr. Wong Xing Newsvine Digg
Permalink http://p.dw.com/p/2y7Ux
Satelliten-Mission GRACE-FO beginnt
GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment – Follow On) nennt sich das Satelliten-Paar, das gemeinsam unseren Planeten 15 Mal am Tag in einer Höhe von 490 Kilometern umrunden soll. Dabei drehen die beiden Satelliten in einem Abstand von 220 Kilometern voneinander ihre Runden.
Mikrowellen machen Wasser sichtbar
Mit einem Mikrowellen-Instrument messen sie die Gravitation der Erde. So ähnlich haben es auch die Vorläufer Missionen CHAMP und GRACE getan. Die Geologen des beteiligten Geoforschungszentrums Potsdam (GFZ) konnten aus den Gravitationsdaten der beiden Vorgänger allerhand herauslesen.
Die Potsdamer Kartoffel war ein Forschungsergebnis der Vorgänger-Mission CHAMP.
So entstand etwa beim Satellitenprojekt CHAMP, das von 2000 bis 2010 lief, die berühmte “Potsdamer Kartoffel” – eine dreidimensionale Ansicht der Erde, die zeigte, wie ungleichmäßig die Erdanziehungskraft unser Planeten eigentlich verteilt ist.
Bei GRACE fanden die Geologen heraus, wie sich die Wassermassen auf der Erde über die Jahre verändern – wo es ungewöhnliche Zu- oder Abnahmen gab. Auch große unterirdische Wasserspeicher konnten die Satelliten nachweisen, etwa in Nordamerika, im Amazonas-Becken in Ost-Australien oder auch im südlichen Afrika.
Wo auf der Erde gibt es besonders viel Grundwasser? Die Gravitationskarte von GRACE zeigt es.
Veränderungen über die Jahre dokumentieren
Nun soll GRACE-FO darauf aufbauen und die Beobachtungen fortschreiben. Die Satelliten sollen monatliche Karten erstellen aus denen die Veränderungen der Eismassen erkennbar werden, tiefe Grundwasservorkommen, oder auch einfach nur die Sättigung des Wassers im Boden. Auch die Veränderungen der Meeresoberfläche sowie die Zirkulation der Strömung im Ozean soll das Satelliten-Duo sichtbar machen. Und die Satelliten werden auch die Menge täglich verdunstenden Wassers messen können.
Zusätzlich dazu gibt es noch eine weitere wissenschaftliche Aufgabe für GRACE-FO, die mit seiner eigentlichen Erdbeobachtungs-Mission nur am Rande zu tun haben: Ein Laser-Interferometer misst den Abstand zwischen beiden Satelliten. Der Einsatz des Instruments bei dieser Satellitenmission dient als Testfall für die spätere Messung von Gravitationswellen durch das Satelliten-Trio eLISA. Voraussichtlich wird das von der Europäischen Weltraumagentur ESA vorangetriebene Experiment in etwa 16 Jahren starten.
-
Wie Satelliten die Geheimnisse der Erde ergründenDie Vermessung der Meeresoberfläche
Der NASA-Satellit Jason-3 ist am 17. Januar 2016 gestartet. Im Oktober soll er die Aufgabe von seinem Vorgänger Jason-2 übernehmen. Jason-3 soll Teil eines größeren Netzwerkes von Erdbeobachtungssatelliten werden, die die Höhe des Meeresspiegels sowie Ozean- und Atmosphärenströmungen vermessen.
-
Wie Satelliten die Geheimnisse der Erde ergründenSteigt das Meer – oder sinkt der Kontinent?
Pegel am Ufer können diese Frage nie einwandfrei beantworten. Aber Satelliten erkennen die Kontinentalbewegungen. Deshalb gibt es die Ozean-Oberflächen-Topographie-Mission (OSTM) der NASA mit den Satelliten Topex/Poseidon, Jason-1, -2 und bald auch -3. Sie sollen das Rätsel lösen. Diese Radar-Bilder stammen von Jason-2. Jason-3 hat zusätzlich noch ein Radiometer und ein Laser-Messgerät an Bord.
-
Wie Satelliten die Geheimnisse der Erde ergründenEine Fülle von Daten für Umweltschutz und Entwicklung
Ohne Erdbeobachtungssatelliten könnten wir unsere Welt nur halb so gut verstehen. Dieses Bild stammt von Sentinel-2, einem Erdbeobachtungssatelliten der ESA, der im Rahmen des Copernicus-Programms um die Erde fliegt. Es wurde Ende Juni kurz nach dem Start des Satelliten aufgenommen und zeigt den nördlichsten Bereich der Adria und Teile der Alpen.
-
Wie Satelliten die Geheimnisse der Erde ergründenKleine Kiste mit guter Kamera
Sentinel-2 arbeitet mit einer Spektralkamera, die auf unterschiedlichen Wellenlängen Bilder aufnehmen kann. So werden immer wieder andere Details deutlich – bis hin zum Zustand der Vegetation und zur Feuchtigkeit der Böden. Hier bereiten ihn Ingenieure auf seine Reise vor.
-
Wie Satelliten die Geheimnisse der Erde ergründenWas wächst wo und wie gut
Auch dieses Bild zeigt einen Teil Norditaliens: Bei der Stadt Pavia (oben links) fließen der größere Po und der kleinere Fluss Ticino zusammen. Das Infrarot-Spektrum enthüllt dem Betrachter detailliert den Zustand der Landwirtschaft. Wissenschaftler können sogar erkennen, ob auf den Feldern Mais oder Kürbisse angebaut wurden.
-
Wie Satelliten die Geheimnisse der Erde ergründenBeobachtung im Doppelpack
Viele Erdbeobachtungssatelliten fliegen nicht alleine um die Erde, sondern im Team. Auch die Sentinel-1 und -2 Satelliten, die ersten des später sechs Module umfassenden Copernicus-Programms der ESA, sollen dereinst als Paar die Erde umrunden. Dann können sie jeden Punkt der Erdoberfläche alle fünf Tage erfassen.
-
Wie Satelliten die Geheimnisse der Erde ergründenRadar für die Topographie
Sentinel-1 kann zwar keine Farben erkennen, dafür sieht sein Radarblick jeden Berg und jedes Tal detailgenau. Er funktioniert ähnlich wie Jason-3, nur dass er für das Festland optimiert ist. Seine Messergebnisse können mit den optischen Daten von Sentinel-2 übereinandergelegt werden. So bekommen Forscher, Landwirte, Umweltbehörden und Industrie eine Vielzahl von Informationen – je nach Bedarf.
-
Wie Satelliten die Geheimnisse der Erde ergründenDie Niederlande – nicht ganz flach
Das Radar-Auge des Satelliten hat hier ein Bild der niederländischen Küste aufgezeichnet. Ganz so flach, wie viele glauben, ist das Land gar nicht. Selbst Dünen, Gebäude und Deiche entgehen dem Radar-Blick von Sentinel-1 nicht.
-
Wie Satelliten die Geheimnisse der Erde ergründenNicht nur die Erdoberfläche ist von Interesse
Eine ganz andere Form der Erdbeobachtung ist die Swarm-Mission der ESA. Diese drei Satelliten umrunden die Erde als Schwarm und zeichnen dabei die Veränderungen des Erdmagnetfeldes auf. Ende 2013 wurden die Satelliten in ihre Umlaufbahn befördert. Seitdem sammeln sie fleißig Daten.
-
Wie Satelliten die Geheimnisse der Erde ergründenVeränderungen, die man nicht sieht
Das Erdmagnetfeld ist interessant für die Forscher, weil es sich ständig verändert. Im Erdinneren bewegen sich riesige Massen heißen Magmas und mit ihnen auch der Magnetismus der Erde. Pole verschieben sich, was Auswirkungen auf Schiffahrt und Fliegerei hat.
-
Wie Satelliten die Geheimnisse der Erde ergründenErdbeobachtung mit Blick zur Sonne
Der Erdmagnetismus verändert auch unsere Beziehung zur Sonne und zum Weltall. Er schützt uns vor kosmischen und vor Sonnenstrahlen. Verschiebt sich das Erdmagnetfeld, verändert sich – besonders an den Polkappen – auch die Umlenkung von Teilchen, die etwa durch Explosionen auf der Sonne in Richtung Erde geschleudert werden. Satelliten, die zur Erde blicken, enthüllen also nicht nur Irdisches.