Für die Fortsetzung der Forschung mit den beiden Erdbeobachtungssatelliten mit der Bezeichnung Grace sind zwei zusätzliche, Grace-FO genannte Satelliten gedacht. Die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtagentur NASA hat letztere jetzt bei Astrium in Friedrichshafen in Auftrag gegeben.
Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Astrium, NASA, SpaceTech GmbH.
(Bild: Astrium)
In Grace-FO steht FO für Follow On, auf Deutsch Nachfolger. Der Namensbestandteil Grace ist die Abkürzung für Gravity Recovery and Climate Experiment und beschriebt die Aufgaben der Raumfahrzeuge. Sie dienen der Bestimmung der zeitlichen Veränderung des Schwerefeldes Erde, an Hand derer man Erkenntnisse über dynamische Vorgänge im Inneren der Erde, über Strömungen in den Tiefen der Ozeane und an ihren Oberflächen sowie die Veränderung der Eisbedeckung von Arktis und Antarktis und in Gebirgen gewinnen kann.
Mit dem ersten Satellitenpaar war es Wissenschaftlern zum ersten Mal überhaupt möglich, die Masse des Wassers, von Eis und von beweglichem soliden Material auf der Oberfläche der Erde zu bestimmen. Die beiden zu Grace gehörenden, auch bei Astrium gebauten Satelliten befinden sich seit dem 17. März 2002 im All. Sie haben ihre Auslegungsbetriebsdauer bereits deutlich überschritten. Die Raumfahrzeuge für Grace-FO sollen ab August 2017 im Weltraum arbeiten und ihren Aufgaben mindestens fünf Jahre lang nachkommen.
Die beiden neuen, voraussichtlich etwa 580 kg schweren Satelliten mit den Abmessungen von rund 3 x 2 x 0,8 m sollen auf polaren Umlaufbahnen in circa 500 km über der Erdoberfläche zum Einsatz kommen. Dort werden sie laut Plan in rund 220 km Abstand hintereinander her fliegen und dabei fortlaufend geringste Veränderungen der Entfernung zwischen ihnen aufzeichnen. Die Veränderungen sind Ergebnis des variierenden Schwerefeldes der Erde, dessen Schwankungen auf diese Weise kontinuierlich bestimmt werden können. Ein vollständiges Modell des Schwerefeldes für die gesamte Erdoberfläche wird nach jeweils 30 aufeinander folgenden Messtagen vorliegen.
Von Grace-FO erwartet man besonders genaue Daten. GPS-Empfänger an Bord der Satelliten können minütlich Updates der Positionsdaten besorgen, und eine Mikrowellenverbindung zwischen den beiden Satelliten erlaubt eine Bestimmung der Entfernung zwischen den Satelliten mit einer Genauigkeit von einigen tausendstel Millimetern.
Eine zusätzliche Neuigkeit stellt das dann zwischen Satelliten im Weltraum betriebene Laserinterferometer (Laser Ranging Instrument, LRI) dar. Im Gegensatz zu den Vorgängermodellen wird es bei Grace-FO möglich sein, den Abstand von Satellit zu Satellit zusätzlich mit Laserlicht zu bestimmen. Die dabei erzielbare Genauigkeit liegt voraussichtlich im Bereich einiger Nanometer. Den Bau des experimentellen Instruments zur Laserabstandsmessung übernimmt das Labor für Strahlantrieb (JPL, Jet Propulsion Lab) der NASA zusammen mit dem US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtkonzern Ball Aerospace. Entwicklungsarbeiten zum Entwurf des optischen Systems erledigen das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut, AEI) und die SpaceTech GmbH, Immenstaad. Die eigentlichen Laser des deutschen Entwurfs steuert Tesat-Spacecom bei.
Neben den technischen Einrichtungen zur Gewinnung der Daten zum Schwerefeld der Erde will man Grace-FO auch mit Instrumenten zur Aufzeichnung von Temperaturprofilen und dem Gehalt an Wasserdampf in Atmosphäre und Ionosphäre ausstatten.
Die Vereinbarung mit NASAs JPL über den Bau von Grace-FO wurde nach Angaben von Astrium am 29. November 2012 in Friedrichshafen unterzeichnet.
Datenblatt der SpaceTech GmbH zum Laser Ranging Instrument: