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Autor: Thomas Weyrauch / 29. März 2014, 20:41 Uhr

Wettersatelliten-Konstellation CYGNSS fliegt Pegasus

Die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtagentur (NASA) gab am 28. März 2014 bekannt, dass sie die Orbital Sciences Corporation (OSC) aus Dulles im US-amerikanischen Bundesstaat Virginia mit dem Start der acht Satelliten der Konstellation CYGNSS zur Verfolgung von tropischen Wirbelstürmen beauftragt hat.

Quelle: NASA
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Geplant ist der Start aller acht Satelliten an Bord einer einzigen Pegasus-XL-Rakete derzeit für Oktober 2016. Die geflügelte Rakete wird dabei nicht selbständig vom Boden abheben, sondern von einem dreistrahligen Stargazer genannten Trägerflugzeug vom Typ Lockheed L-1011 Tristar zur Startposition für den Luftstart gebracht.

Für den Start will die NASA einen Festpreis von rund 55 Millionen US-Dollar zahlen. Neben dem eigentlichen Start deckt die genannte Summe auch Arbeiten wie die Vorbereitung der Nutzlast, ihre Integration auf der Rakete, Bahnverfolgung sowie Telemetriedatenempfang und -Verarbeitung im Zusammenhang mit dem Start ab.

Universität Michigan

Bild vergrößernCYGNSS-Satellit - Illustration
(Bild: Universität Michigan)
Die CYGNSS-Satelliten mit einer Masse von voraussichtlich jeweils 18 Kilogramm sind dazu gedacht, mit als Delay Doppler Mapping Instrument (DDMI) bezeichneten Geräten von einer rund 35 Grad gegen den Erdäquator geneigten Bahn in rund 500 Kilometern über der Erde aus Windgeschwindigkeiten in Wirbelstürmen an der Wasseroberfläche zu messen. Die Messungen sollen über die gesamte Lebensdauer eines Sturmes möglich sein, die gewonnenen Daten zur Verbesserungen bei der Wettervorhersage führen.

Für die Vorhersage von Entwicklung und Weg tropischer Wirbelstürme erhofft man sich fundamentale Fortschritte. Um dieses Ziel zu erreichen, will man insbesondere die Interaktion zwischen Luft und Wasserflächen in der Nähe der Zentren von Wirbelstürmen untersuchen. Sie spielt bei der Bildung und Intensivierung von Hurrikans eine zentrale Rolle.

Die Region zwischen der Wand des Auges eines Sturms und es umgebenden intensiven Regenbändern hält man für besonders interessant. Bisher war es nicht möglich, sie vom Weltraum aus zu untersuchen.

Für übliche bisher eingesetzte Erdbeobachtungssatelliten sind große Teile der Wasseroberfläche im Zentrum eines aktiven Wirbelsturms wegen seiner Zonen mit heftigen Niederschlägen nicht sichtbar. Das kontinuierliche Verfolgen der dynamischen Prozesse in Wirbelstürmen bei deren Entstehung und Intensivierung ist üblichen Wettersatelliten mit weit-winkliger Instrumentenausstattung auf polaren Umlaufbahnen nicht möglich.

Das unter der Ägide der Universität Michigan entwickelte Missionskonzept sieht vor, entsprechend seiner Namensgebung Cyclone Global Navigation Satellite System von der Meeresoberfläche reflektierte Strahlung zu nutzen, die ihre Quelle in Signalen der US-amerikanischen Navigationssatelliten des Satellitennavigationssystem GPS hat. Die CYGNSS-Satelliten werden in der Lage sein, sowohl von der Oberfläche reflektierte als auch von GPS-Satelliten direkt ausgestrahlte Signale zu erfassen.

Universität Michigan

Bild vergrößernGPS- und CYGNSS-Zusammenwirken
(Bild: Universität Michigan)
Die direkt von den GPS-Satelliten auf höheren Umlaufbahnen empfangenen Signale will man zur exakten Positionsbestimmung der CYGNSS-Satelliten verwenden. Die von Wasserflächen reflektierten Signale geben Auskunft über die Rauheit der Wasseroberfläche, aus der sich die lokale Windgeschwindigkeit ableiten lässt.

Surrey Satellite Technology, Colorado, Tochter des Satellitenbauers Surrey Satellite Technology Limited (SSTL) aus Großbritannien wird die erforderlichen GPS-Empfänger liefern. SSTL ist Hersteller des Kleinsatelliten UK-DMC 1 alias BNSCSat 1, mit dessen Hilfe unter anderem das für die CYGNSS-Satelliten vorgesehene Messverfahren evaluiert worden ist.

Jeder der acht Satelliten, die das Southwest Research Institute aus Texas baut, soll vier Reflektionszonen gleichzeitig beobachten können. Alle Satelliten zusammen werden daher laut Plan 32 Windgeschwindigkeitsmessungen aus Gebieten rund um die Erde gleichzeitig liefern können, und das, wenn alles funktioniert wie vorgesehen, pro Sekunde.

CYGNSS ist das erste weltraumgestütze Projekt, das im Rahmen eines Earth Venture genannten NASA-Programms für zügig zu entwickelnde, kostengünstig umzusetzende erdwissenschaftliche Missionen realisiert wird.

Das NASA-Forschungszentrum Langley in Hampton im US-amerikanischen Bundesstaat Virginia managt das Projekt, um die Organisation des Starts kümmert sich das Kennedy Raumflugzentrum in Florida.

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