Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: scilogs.de, Raumfahrer.net .

Als bisher größter europäischer Erdbeobachtungssatellit gelangte Envisat am 1. März 2002 in den Weltraum. Nachdem der Satellit jahrelang wertvolle Daten für Nutzer einer ganzen Reihe technischer und wissenschaftlicher Disziplinen geliefert hatte, fiel er am 8. April 2012 aus bisher nicht bekannten Gründen unerwartet aus. Weil es nicht gelang, noch einmal eine Verbindung zum Satelliten herzustellen, die es erlaubt hätte, bestimmte Prozesse an Bord des Raumfahrzeugs fernzusteuern, konnte eine Passivierung des Satelliten, bei der z.B. Akkumulatoren, Tanks für Treibstoffe und Gase etc. in möglichst sichere, langzeitstabile Zustände versetzt werden, nicht vorgenommen werden. Für andere Raumfahrzeuge stellt der tote Satellit eine reale Gefahr dar.

Envisat zieht in aktuell rund 780 Kilometern Höhe ungesteuert um die Erde und wird das ausgehend von seiner jetzigen Umlaufbahn auch noch viele Jahrzehnte weiter tun. Martha Mejía-Kaiser vom Internationalen Institut für Weltraumrecht (International Institute of Space Law, IISL) hatte auf dem 63. Internationalen Astronautischen Kongress vorgetragen, die ESA hätte Enivsat auf eine nur wenig niedrigere Umlaufbahn in rund 750 Kilometern Höhe bringen müssen, um eine deutliche Lebensdauerreduzierung zu erreichen. Bei abgesenktem Orbit würde Enivsat laut Mejía-Kaiser nur noch etwa 25 Jahre überdauern, bis er bei einem zerstörerischen Wiedereintritt in die Erdatmosphäre aufhört zu existieren.

Michael Khan, der beruflich als Missionsanalytiker für die ESA tätig ist, erklärt dagegen, warum die von Mejía-Kaiser vorgeschlagene Bahnabsenkung keinesfalls zu einer Restlebensdauer von 25 Jahren geführt hätte. Als kürzeste anzunehmende Restlebensdauer nennt Khan 70 Jahre und zeigt sich davon überzeugt, dass die Restlebensdauer von Envisat mit einiger Wahrscheinlichkeit eher noch deutlich größer gewesen wäre. Als Grundlage für seine Betrachtungen verwendete Kahn nach eigenen Angaben ausschließlich für Jedermann verfügbares Material. Nachzulesen sind die Ausführungen Khans in einem Blogeintrag.

Zieht man in Betracht, dass es der ESA schon rein rechnerisch gar nicht möglich war, Envisat mit noch an Bord befindlichem Treibstoff auf eine für einen zeitlich absehbaren Wiedereintritt niedrig genug liegende Bahn zu schicken, erweisen sich Vorwürfe an die ESA, sie habe unverantwortlich gehandelt, weil sie die Flughöhe von Enivsat nicht um einige zehn Kilometer nach unten änderte, und den Treibstoff statt dessen zur Fortsetzung des Betriebs des Satelliten einsetzte, als gegenstandslos. Auch das Ignorieren von Vereinbarungen zur Müllvermeidung im All kann man der ESA dann kaum vorhalten.

Envisat ist einer von vielen Satelliten aller Raumfahrtnationen, der geplant, gebaut und gestartet wurde, als bestimmte Verabredungen und inhaltliche Konkretisierungen zur Müllvermeidung und Reduktion von Gefahren noch nicht existierten und man sich international über das Schicksal von ausgedienten Raumfahrzeugen und von ihnen ausgehenden Gefahren – mindestens aus heutiger Sicht – zu wenig Gedanken machte. Und genau deswegen befindet sich die ESA auch in Haftungsfragen nicht in einer hervorgehobenen Position.

Envisat ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 27.386 bzw. als COSPAR-Objekt 2002-009A.

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA, Raumfahrer.net, Space News.

Die für die Nationale Autonome Universität von Mexiko (National Autonomous University of Mexico, UNAM) tätige Martha Mejía-Kaiser sprach anlässlich des 63. Internationalen Astronautischen Kongresses (IAC) in Neapel. Ihrer Einschätzung nach könnte die Europäische Raumfahrtorganisation (ESA) haftbar gemacht werden, wenn Teile von Envisat innerhalb seines vermutlich noch über 100 Jahre andauernden Flugs um die Erde andere Satelliten beschädigen. Weil die ESA sich entschieden habe, Envisat weiter zu betreiben, und nicht mit übrigem an Bord verfügbaren Treibstoff auf eine ausreichend niedrigere Umlaufbahn zu schicken, wie es internationale Richtlinien empfehlen, könnte es auch dazu kommen, dass man ihr grobe Fahrlässigkeit vorwirft.

Mejía-Kaiser berichtete, dass vermutlich nur rund 60 Kilogramm Treibstoff nötig gewesen wären, um die Flugbahn von Envisat um 30 auf rund 750 Kilometer über der Erde abzusenken. Auf einer solchen niedrigeren Bahn würde Envisat nur noch rund 25 Jahre um die Erde ziehen. Natürliche Kräfte sorgten schließlich für einen zerstörerischen Wiedereintritt in die Erdatmosphäre. Envisat war am 8. April 2012 unerwartet ausgefallen, ohne dass Prozesse zur Sicherung von Treibstofftanks und Akkumulatoren ausgelöst werden konnten. Mit seinem ausgeklappten Solarpanel hat der Satellit eine Länge von rund 25 Metern. Seine Masse beim Start betrug 8.111 Kilogramm, darunter befanden sich rund 314 Kilogramm Treibstoff.

Irritiert zeigte sich Mejía-Kaiser, warum die ESA nicht die Priorität auf eine gesicherte Nutzbarkeit des speziellen, so wertvollen Bahnbereichs legte, und statt dessen versuchte, Envisat bis zum letzten Tropfen Treibstoff zu betreiben (im Sommer 2010 waren noch rund 80 Kilogramm Treibstoff an Bord verfügbar). Envisat sei zwar gestartet worden, bevor es Empfehlungen für das Sauberhalten von Erdumlaufbahnen gegeben habe, doch die Entscheidung, Envisat weiter zu betreiben, habe die ESA getroffen, nachdem sie eine Selbstverpflichtung, Richtlinien zur Vermeidung von Weltraumschrott einzuhalten, eingegangen war.

Der ESA verbleibt nach Überzeugung von Mejía-Kaiser nur die Wahl zwischen finanziell aufwändigen Optionen. Entweder lässt die ESA Envisat von einem noch zu entwickelnden Entsorgungssatelliten beseitigen, oder sie zahlt im Fall künftiger Kollisionen mit Teilen von Envisat Kompensationen an betroffene Satelliteneigner.

Wie andere Weltraumorganisationen auch lässt die ESA Studien durchführen, die Technologien zur Entsorgung von Weltraummüll untersuchen. Bislang betrachtet man entsprechende Verfahren als riskant und teuer. Unter den Experten für Weltraumrecht herrscht im Übrigen Uneinigkeit, ob es überhaupt möglich wäre, die ESA wegen fahrlässigen Verhaltens anzuklagen. Für einen solchen Vorgang gibt es bis dato kein Vorbild.

Envisat ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 27.386 bzw. als COSPAR-Objekt 2002-009A.

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• Envisat

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: ESA, Spaceflightnow, Wikipedia, Raumcon.

So lieferte Pleiades am 15. April 2012 eine optische Aufnahme im Vorbeiflug mit etwa 30.000 Kilometern pro Stunde aus etwa 100 km Entfernung. Darauf ist Envisat genau wie auf einer bereits zuvor am Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik Wachtberg mit einer 49-Meter-Antenne gemachten Radaraufnahme intakt zu erkennen. Befürchtet worden war eine Kollision mit Weltraumschrott, die auch jetzt noch nicht ganz auszuschließen ist. Wahrscheinlicher ist allerdings ein Hard- oder Softwaredefekt, da größere Schrotteile im Orbit erfasst werden und man ausweichen könnte.

Envisat wurde im März 2002 gestartet und hatte gerade sein zehnjähriges Jubiläum erreicht. Der Satellit stellt den bisher anspuchvollsten Umweltforschungskomplex im All dar. Mit einer Vielzahl an Instrumenten können verschiedene Aspekte erkundet werden. Um alle Gebiete der Erde erfassen zu können, befindet sich Envisat auf einer sogenannten sonnensynchronen Bahn. Dabei überfliegt er im Abstand von 35 Tagen jede Stelle der Erde jeweils zur selben Tageszeit.

„Envisat-Daten werden kontinuierlich über Ölteppiche, Meereseis, verschiedene meteorologische Vorhersagen, Wasserstände, für atmosphärische Überwachungssysteme und ebenso für die Überwachung von Bodenabsenkungen verschiedener Städte in Europa und anderswo genutzt“, sagte Volker Liebig, ESA-Direktor für Erderkundung. Mit seinen Vorgängern ERS 1 und 2 und Envisat sind somit 20 Jahre Daten über Phänomene auf der Erdoberfläche gesammelt worden.

Ursprünglich war eine Funktionsdauer von 5 Jahren geplant. Aufgrund der vorhandenen Reserven und weiterhin guten Funktion der Systeme und Forschungsgeräte wurde die Mission des Umweltwächters mehrfach verlängert. Zuletzt hoffte man, Envisat bis 2014 nutzen zu können. Dann sollen mehrere Sentinel-Satelliten als Nachfolger im Einsatz sein. Sie sollen als kleinere Einheiten und mit verbesserter Technik die Aufgaben von Envisat übernehmen.

Durch den plötzlichen Ausfall würde Envisat auf seiner Flugbahn in derzeit etwa 774 Kilometern Höhe selbst zu unkontrollierbarem Weltraumschrott. Mit 8 Tonnen Masse und etwa 30 Meter größter Ausdehnung böte er ein großes Ziel für Einschläge von kleinen und größeren Schrottteilen auf verschiedenen Umlaufbahnen, wodurch weitere gefährliche Bruchstücke entstehen würden. Eigentlich wollte man Envisats Bahn 2014 mit dem dann noch verbliebenen Treibstoff deutlich absenken, so dass er nach einigen Jahren in die dichten Schichten der Erdatmosphäre eintreten würde. In der gegenwärtigen Bahn würde er aber noch viele Jahrzehnte die Erde umlaufen.

Die Techniker am Kontrollzentrum in Darmstadt forschen nun intensiv an den Ursachen. Bei fehlender Kommunikation mit dem Satelliten ist die Hoffnung, Envisat weiter nutzen zu können aber eher gering. Bei anderen Satelliten war es allerdings in der Vergangenheit bereits mehrfach gelungen.

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Quelle: ESA.

Ungewöhnlich starke Winde hatten die niedrigen Ozonwerte verursacht. Die auch als Polarwirbel bezeichneten Luftströmungen verhindern eine Vermischung der Luftmassen über dem Nordpol mit Luft aus niedrigeren Breiten und sorgen für einen Isolation der Atmosphäre über dem Pol. Dadurch kam es zu sehr tiefen Temperaturen und Bedingungen, wie sie üblicherweise regelmäßig über der Antarktis auf der Südhalbkugel auftreten.

Als die Märzsonne auf die kalte Luft über der Arktis traf, wurden Bor- und Chloratome frei. Bor und Chlor sind Gase, die über Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) in die Atmosphäre eingetragen werden, und in atomarer Form Ozon in normalen molekularen Sauerstoff O₂ umwandeln können. Letzteres geschieht hauptsächlich in der unteren Stratosphäre rund 20 Kilometer über der Erdoberfläche.

Ozon stellt in der Atmosphäre eine Schutzschicht vor einem zu hohen Ultraviolettanteil im Sonnenlicht dar. In rund 25 Kilometern Höhe wirkt Ozon als Filter, der beispielsweise das Risiko von Hautkrebs und Augenschäden deutlich reduziert, und so auch das Leben im Meer begünstigt.

Über der Arktis variieren Temperaturen von Winter zu Winter in einer großen Bandbreite. Im Winter 2010 waren Temperaturen und der Ozongehalt in der Atmosphäre über der Arktis sehr hoch. Besonders niedrige Temperaturen über dem Nordpol waren zum letzten Mal im Winter 1997 gemessen worden.

Wissenschaftler untersuchen jetzt, warum in den Wintern 2011 und 1997 so außergewöhnlich niedrige Temperaturen auftraten. Außerdem versuchen sie herauszufinden, ob diese scheinbar zufällig auftretenden Zustände in einer Beziehung zum weltweiten Klimawandel stehen.

Angesichts des Klimawandels könnte man erwarten, dass die Durchschnittstemperatur in der Stratosphäre sinkt, was zu einer ausgedehnteren Zerlegung von Ozon führen würde. Andererseits gibt es Studien, die auf eine Ausdehnung der Luftmassenumwälzung über der nördlichen Hemisphäre sprechen, wodurch aus den Tropen herangeführtes Ozon die Verluste durch die Ozonzerlegung über der Arktis reduzieren könnte.

Für eine fundierte Prognose, wie sich der Ozongehalt über der Arktis entwickeln wird, werden verbesserte Modelle und zusätzliche Beobachtungsdaten benötigt. Ohne die schon erfassten Daten wäre sie überhaupt nicht möglich. Die Europäische Weltraumagentur (ESA) widmet den erforderlichen Forschungen ein eigenes Projekt.

Die Messungen von Envisats Instrumenten GOMOS, MIPAS und Sciamachy liefern einzigartige Informationen über den Ozongehalt in der Atmosphäre. Weil diese so wichtig für die Bestimmung der einzelnen chemischen und dynamischen Prozesse sind und bei der Beurteilung des Einflusses des Klimawandels auf die Stratosphäre helfen, hofft man, die Instrumente des alternden Satelliten noch möglichst lange betreiben zu können.

Nach dem Bann durch das Protokoll von Montreal, verabschiedet im September 1987 von den Vereinten Nationen, sind die FCKW noch lange nicht aus der Luft verschwunden. Immerhin ist eine Abnahme ihrer Konzentration zu verzeichnen. Trotzdem werden sie in den kommenden Dekaden immer wieder gravierende Ozonverluste verursachen, sinken die Wintertemperaturen nur tief genug ab.

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA.

Die Reduzierung von Envisats Flughöhe war beschlossen worden, um knapp gewordenen Treibstoff für künftige Bahnkorrekturen einsparen und die aktive Lebensdauer des Satelliten im Orbit verlängern zu können.

Der Satellit mit einer Startmasse von 8.111 Kilogramm war am 28. Februar 2002 auf einer Ariane-5-Rakete in den Weltraum gelangt. Mit zehn verschiedenen Instrumenten dient er seit dem Abschluss seiner Inbetriebnahme der Sammlung von Daten aus der Erdatmosphäre und von der festen sowie mit Wasser und Eis bedeckten Oberfläche der Erde.

Ursprünglich war von einem fünfjährigen Einsatz des Satelliten im All ausgegangen worden, eine erste Missionsverlängerung sah einen Weiterbetrieb bis 2010 vor. Aufgrund des hervorragenden Allgemeinzustands des Raumfahrzeugs konnte schließlich eine Missionsausdehnung bis 2013 geplant werden, der die Mitgliedsstaaten der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) im Jahre 2009 zustimmten.

Um den Satelliten weitere drei Jahre sicher betreiben zu können, entwarfen Ingenieure von ESAs Forschungs- und Technologiezentrum (ESTEC) im niederländischen Noordwijk eine Strategie, in deren Rahmen Envisat auf einem abgesenkten Orbit weniger Treibstoff verwenden müssen würde, weil es dort nicht nötigt ist, eine sich verändernde Bahnneigung regelmäßig unter Verwendung von Treibstoff zu korrigieren.

Die unter der Projektbezeichnung „Envisat 2010+“ dann tatsächlich durchgeführte Bahnveränderung begann am Morgen des 22. Oktober 2010. In einem ersten Schritt wurde Envisats Orbit von rund 800 Kilometern Höhe über der Erdoberfläche um 10 Kilometer abgesenkt. Dazu wurden zwei jeweils 28 Minuten dauernde Manöver ausgeführt. Am Abend des 26. Oktober 2010 folgten zwei weitere Manöver, nach denen der Satellit auf einer um weitere 7 Kilometer Flughöhe reduzierten Bahn unterwegs war. In jetzt rund 783 Kilometern Höhe hat Envisat seinen neuen Arbeitsorbit gefunden.

Seit dem 27. Oktober 2010 läuft die Reaktivierung der wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Envisat, der zwischenzeitlich bereits wieder einen Teil seiner regulären Beobachtungsaufgaben erfüllt. Erste am Boden empfangene Bilder sprechen dafür, dass der Satellit die Bahnabsenkung unbeschadet überstanden hat. Den traditionellen Nutzern der Daten von Envisat soll der Zugriff auf neue Daten ab dem 2. November 2010 wieder möglich sein. Zwischen November und Dezember 2010 wird die Bereitstellung der Daten durch eine kurze Wartungsphase unterbrochen werden, kündigte die ESA an.

Envisat ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 27.386 bzw. als Objekt 2002-009A.

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA, Space News.

Zuletzt fand im Januar 2010 ein vom Boden initiiertes Ausweichmanöver statt, um eine Kollision mit der Oberstufe einer chinesischen Trägerrakete zu vermeiden. Nachträglich angestellte Analysen kamen zu dem Schluss, dass die Oberstufe und der Erdbeobachtungssatellit mit einer Masse von über acht Tonnen zusammengestoßen wären, hätte kein Ausweichmanöver stattgefunden. Dieses war kontrolliert vom europäischen Zentrum für Weltraumoperationen (European Space Operations Centre, ESOC) in Darmstadt durchgeführt worden, nachdem die US-amerikanische Weltraumüberwachung die europäische Weltraumagentur (European Space Agency, ESA) vor dem möglichen Zusammenstoß der beiden Himmelskörper gewarnt hatte.

Bis 2013 soll Envisat seine Aufgaben noch erfüllen können. Die ursprünglich auf fünf Jahre angesetzte Mission des Satelliten ist auf elf Jahre ausgedehnt worden. Nach Missionsende wird es voraussichtlich rund 150 Jahre dauern, bis Envisat von seiner fast polaren Umlaufbahn in etwas über 780 Kilometern über der Erdoberfläche bis in die oberen Schichten der Erdatmosphäre abgestiegen ist und beim Wiedereintritt in dieselbe zerstört wird.

Im Rahmen des 38. Kongresses des Komitees für Weltraumforschung (Committee on Space Research, Cospar) im Juli 2010 in Bremen wurde diskutiert, welche Gefahren vom größten jemals ins All gebrachten nichtmilitärischen Erdbeobachtungssatelliten ausgehen würden, wenn dieser seinen Einsatz beendet hat und deaktiviert wurde. Dann nämlich kann Envisat Objekten auf Kollisionskurs nicht mehr ausweichen, und Kollisionen wären möglich, wenn das anfliegende Objekt ebenfalls keine Kapazität für Bahnmanöver mehr besitzt.

Dr. Heiner Klinkrad, Leiter des Space Debris Büros der ESA, hat nach Informationen von Space News die Vermutung geäußert, dass, wäre Envisat mit der chinesischen Raketenoberstufe zusammengestoßen, intensiv genutzte Regionen niedriger Erdumlaufbahnen mit zehnmal mehr Weltraumschrott verschmutzt worden wären, als beim Zusammenstoß eines US-amerikanischen Iridium-Satelliten mit einem inaktiven russischen Raumfahrzeug im Jahr 2009 entstanden ist. Die Kollision am 10. Februar 2009 fand in einer Flughöhe statt, die der von Envisat ähnelt.

Während der vermutlich rund 150 Jahre, die Envisat weiter um die Erde kreisen wird, könnte es mit einer Wahrscheinlichkeit zwischen 15 und 30 Prozent zu einem Zusammenstoß mit einem anderen Stück Weltraumschrott kommen, heißt es in den Space News. Diese Einschätzung basiert auf der derzeitigen Population niedriger Erdumlaufbahnen. Da von einer Zunahme von Objekten auf diesen Bahnen ausgegangen werden muss, ist die berechnete Wahrscheinlichkeit sicher eine zu optimistische.

Nach Schätzungen der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA würde es selbst dann zu einer Zunahme von Objekten in niedrigen Erdumlaufbahnen kommen, wenn die Raumfahrtnationen den Start von Satelliten einstellten. Die Zunahme resultiert aus Kollisionen der Objekte untereinander, und der vergleichsweise geringeren Anzahl von Objekten, die beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre verglühen.

Aufgrund der in Relation zur Gesamtmasse Envisats geringen Menge mitgeführten Treibstoffs wird es nicht möglich sein, den Erdbeobachtungssatelliten nach Beendigung seines Einsatzes gezielt in die Erdatmosphäre eintreten zu lassen. Für die Verringerung von Envisats Flughöhe um einen Kilometer rechnet man mit einem Treibstoffbedarf von rund 2 Kilogramm. 314 Kilogramm Treibstoff für Bahnmanöver und Lageregelung befanden sich beim Start des Satelliten an Bord, von denen noch etwa 80 geschätzte Kilogramm übrig sind. Einen Teil davon will man im Oktober 2010 verwenden, um Envisats Bahn von rund 799,8 Kilometern über der Erde auf 782,4 Kilometer abzusenken. Zwischen 37 und 44 Kilogramm Treibstoff werden danach noch zur Verfügung stehen, wird angenommen. Aus Kostengründen und industriepolitischen Erwägungen war der Satellit mit einem Treibstofftank ausgerüstet worden, wie ihn der französische Erdbeobachtungssatellit Spot 4, der eine um mehr als die Hälfte geringere Masse als Envisat aufweist, besitzt. Als Envisat entworfen wurde, waren entsprechende Regularien zur Beseitigung von Weltraumschrott noch nicht in Kraft.

Eine zusätzliche Schwierigkeit besteht auch darin, dass Envisat aufgrund seiner Masse beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre wahrscheinlich nicht vollständig zerstört würde. Um zu vermeiden, dass größere Bruchstücke auf bewohnte Gebiete fallen, wäre ein Wiedereintritt zu einem bestimmten Zeitpunkt über einem bestimmten Gebiet, zum Beispiel über dem Südpazifik, erforderlich. Laut Jürgen Starke von Astrium Space Transportation, welche für die ESA Verfahren zur Beseitigung von Weltraumschrott untersucht, ist zur Zeit nicht sicher, ob es möglicherweise nicht sinnvoller wäre, die Bahn von Envisat nach dessen Einsatzende auf eine sicherere Flughöhe anzuheben. Die ESA wird sich kurzfristig kaum auf eine der beiden Möglichkeiten festlegen. Beide Varianten erfordern hohen finanziellen Einsatz. Starke schätzt nach Angaben der Space News, dass für eine entsprechende Mission und deren Start Kosten von mehreren hundert Millionen Euro anfallen.

Envisat ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 27386 bzw. als Objekt 2002-009A.

Raumcon:

• Envisat

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA.

Der größte überhaupt bisher ins All gebrachte Erdbeobachtungssatellit, Envisat, soll nun bis 2013 weiterbetrieben werden. Ursprünglich sollte die Mission des Satelliten bis 2007 dauern und war bereits bis 2010 verlängert worden. Der europäische Satellit hat seit seinem Start am 1. März 2002 Daten von unschätzbarem Wert geliefert. Der technische Zustand des sich seit sieben Jahren im All befindenden Satelliten erlaubt die Missionsverlängerung ohne weiteres.

Envisat ist eine Kurzform von environmental satellite, es bedeutet schlicht Umweltsatellit. Um die Umweltbedingungen auf der Erde beobachten zu können, ist der Satellit mit einer Startmasse von über acht Tonnen mit zehn verschiedenen Instrumenten ausgestattet, mit welchen Daten aus der Erdatmosphäre, von Land- und Eisflächen sowie den Ozeanen gesammelt werden.

Die Daten, die Envisat liefert, sind gefragt wie nie. Eine große Datenmenge wird den Nutzern über spezielle Dienste sehr kurzfristig zur Verfügung gestellt, man spricht dabei von near real time (NRT) data. Die regelmäßige Nutzung solcher Daten für Anwendungen wie der Beobachtung der Eisbedeckung, von Ölteppichen oder unzulässiger Fischereitätigkeit hat zugenommen.

Wo schnell reagiert werden muss, hat die kurzfristige Zurverfügungstellung von Beobachtungsdaten einen besonderen Wert. Über Today´s Earth check-up auf der ESA-Webseite zum Thema Erdbeobachtung kann man auf NRT-Daten von Envisat hinsichtlich der täglichen Meerestemperaturen, der auf den Landmassen wütenden Feuer, der Intensität der UV-Strahlung und der voraussichtlichen Ozonwerte zugreifen.

Neben der hohen Nachfrage nach aktuellen Erdbeobachtungsdaten spricht auch die Möglichkeit der Durchführung von Langzeitbeobachtungen der Klimaentwicklung sehr deutlich für die Verlängerung von Envisats Mission. Längere Beobachtungszeiträume machen das Erkennen bestimmter Trends und Veränderungen einfacher. Beispielsweise möchte man weitere Daten zur Entwicklung der Treibhausgaskonzentrationen in der Erdatmosphäre, über die Veränderungen der Oberflächentemperaturen der Ozeane, zur Höhe der Meeresspiegel und über die Ausdehnung bzw. das Schrumpfen der Eisflächen auf den Weltmeeren sammeln.

Envisat hat die Forschungen der europäischen Erdbeobachtungssatelliten ERS-1 und ERS-2 fortgesetzt und wird nun vielleicht in der Lage sein, solange weiter Daten zu gewinnen, bis im Rahmen der Initiative GMES (Global Monitoring for Environment and Security) die Instrumente auf den verschiedenen Sentinel-Satelliten die Messungen von Envisats Sensoren ergänzen können.

Envisat ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 27386 bzw. als Objekt 2002-009A.

Raumcon:

• Envisat

Der Beitrag Mission von Envisat verlängert erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: DLR.

Mittels des Instruments SCIAMACHY (Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography) an Bord von ENVISAT wurden über drei Jahre Daten gesammelt, aufbereitet und jetzt ausgewertet. Grundlegendes Ergebnis ist, dass über Europas Hauptballungszentrum von Amsterdam bis Frankfurt die höchste CO₂-Konzentration gemessen werden konnte.

Bei der Interpretation der Daten müssen mehrere Aspekte berücksichtigt werden:

• Eine erhöhte lokale Konzentration muss nicht unmittelbar mit lokalen Emissionen korrelieren. CO₂ weist eine hohe Verweildauer in der Atmosphäre auf und kann über weite Strecken transportiert werden. Um auch solche Effekte in die Interpretation mit einzubeziehen, bedarf es aber einer lückenlosen Langzeiterfassung der Daten, was bisher noch nicht möglich war.
• Insgesamt enthält die Atmosphäre schon eine große Menge an CO₂. Lokale Emissionen führen demgegenüber nur zu einer geringen Abweichung und lassen sich teilweise nur schwer aufspüren und statistisch belegen.
• Jahreszeitliche Schwankungen überlagern lokale Effekte.

In Bodennähe konnte seit Jahrzehnten ein Anstieg der CO₂-Konzentration festgestellt werden, überlagert durch große jahreszeitliche Schwankungen. Mit an der Universität Bremen entwickelten speziellen Auswerteverfahren konnten diese Ergebnisse auch mit den Daten des SCIAMACHY-Instruments bestätigt werden. Ziel war ursprünglich die globale Erfassung des CO₂-Gehalts. Durch die Messgenauigkeit des Instruments konnten aus den Daten jetzt aber auch lokale Muster ausgewertet werden.

SCIAMACHY ist bisher das einzige Instrument an Bord eines Satelliten, welches für solche Messungen verwendet wird. Es misst die von Atmosphäre und Oberfläche gestreute Sonneneinstrahlung. Aus den Daten kann auf die Konzentration unterschiedlichster Spurengase in der Atmosphäre geschlossen werden. Seit 2002 wird es an Bord ENVISATs betrieben. Noch bis weit nach 2010 soll der Satellit wichtige Umweltdaten liefern.

Der Beitrag ENVISAT – CO2-Emissionen auf der Spur erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Orth, Maria Steinrück und Martin Ollrom. Quelle: Raumfahrer.net.

„Sputnik, der Begleiter. Seinen Namen hatte er von Konstantin Ziolkowski schon 1895 bekommen. Gut sechzig Jahre später fliegt er wirklich: groß wie ein Hundekorb, keine 100 Kilo schwer und nach 1.400 Erdumläufen ist er schon wieder vom Himmel gefallen. Trotzdem: Er wird für alle Zeiten das Symbol für den Schritt des Menschen in den Orbit bleiben“ (Lutz Growalt über Sputnik 1).
Anlässlich des Starts von Sputnik 1 vor 50 Jahren haben wir die wichtigsten Ereignisse seit seinem Start in einem Artikel zusammen gestellt.
Mehr zu Sputnik 1 können Sie hier nachlesen.

Viele Ereignisse aus den Anfängen der Raumfahrt sind heute legendär und bekannt, aber vieles, das in den 1970er- bis 1990er Jahren passiert ist, ist heute schon weitgehend vergessen. Erinnern Sie sich, oder staunen Sie, wie sich in dem halben Jahrhundert seit dem Start von Sputnik 1 die Raumfahrt entwickelt hat:

Der Beitrag 50 Jahre Raumfahrt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle. DLR.

Von den zehn wissenschaftlichen Instrumenten an Bord stammen zwei aus Deutschland: das Interferometer MIPAS (Michelson Interferometer for passive Atmospheric Spounding) und der Atmosphärensensor SCIAMACHY (Scanning Imaging Spectrometer for Atmospheric Chartography), der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in deutsch-niederländischer Kooperation beigesteuert wurde.

ENVISAT ist eine europäische Erfolgsgeschichte

In seinen ersten fünf Jahren hat der von der Europäischen Weltraumorganisation ESA betriebene Umweltsatellit ENVISAT rund 500 Terabyte an Daten gesammelt. Diese Datenmenge entspricht in etwa einem Turm aus DVDs in der Höhe des Kölner Doms. Die Daten werden zu über 50 verschiedenen Informations-Produkten verarbeitet. Messungen der drei atmosphärischen Sensoren sowie des Radar-Instruments werden dabei unter anderem im Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) des DLR in Oberpfaffenhofen ausgewertet. Mehrere Tausend Forscher weltweit befassen sich mit den Daten des Umweltsatelliten. Bislang gab es zu ENVISAT über 1300 Forschungsvorhaben.

Atmosphären-„Spion“ SCIAMACHY überwacht die Atmosphäre

SCIAMACHY vergleicht direktes Sonnenlicht mit dem durch die Atmosphäre geschwächten Sonnenlicht. Die in der Luft enthaltenen Gase hinterlassen im Spektrum charakteristische „Fingerabdrücke“. Das erlaubt den Forschern, genaue Rückschlüsse auf die Konzentration von Luftschadstoffen zu ziehen. Neben Stickstoffdioxid konnten mit SCIAMACHY über ein Dutzend weiterer Spurengase der Erdatmosphäre global vermessen werden. Dies ermöglichte es deutschen Wissenschaftlern, die ersten weltweiten Karten der Treibhausgase Kohlendioxid und Methan zu erstellen.

Rückgang von Luftschadstoffen in den USA nachgewiesen

Ein deutsch-amerikanisches Wissenschaftsteam konnte kürzlich anhand von SCIAMACHY-Daten in einigen Bereichen der USA einen Rückgang des Luftschadstoffs Stickstoffdioxid um bis zu 35 Prozent im Vergleich zu 1999 nachweisen. Stickstoffdioxid reizt die Atemwege, verursacht Sommersmog und Sauren Regen. Hauptquelle sind Verbrennungsvorgänge, zum Beispiel in der Industrie und in Motoren. Grund für die Abnahme der Stickstoffdioxid-Konzentration sind neu installierte Abgas-Kontrollsysteme bei drei großen Kraftwerken. Die Untersuchung der Wissenschaftler zeigt, wie erfolgreich Maßnahmen zur Reinigung von Kraftwerk-Abgasen sein können. In Gebieten der USA, in denen die Luft vor allem durch den Straßenverkehr mit Stickoxiden belastet wird, konnten die Forscher hingegen keine Verbesserungen feststellen.

Regenwälder stoßen Treibhausgas Methan aus

Für eine weitere Überraschung sorgten Daten von SCIAMACHY, die eine ungewöhnlich hohe Konzentration von Methan über den tropischen Regenwäldern zeigten. Alle gängigen Modellrechnungen hatten wesentlich niedrigere Werte vorausgesagt. Methan ist zusammen mit Kohlendioxid eines der wichtigsten Treibhausgase. Bisher waren Wissenschaftler davon ausgegangen, dass sich die Regenwälder rein positiv auf den Anteil der Treibhausgase auswirken, da sie Kohlendioxid speichern. Ursache für die hohe Methankonzentration konnte nur ein bis dahin unbekannter biologischer Vorgang sein, bei dem das Gas durch Regenwaldpflanzen produziert wurde. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg entdeckten den unbekannten Prozess bei Labormessungen.

Auch für die Zukunft ist gesorgt

Im Programm „Lebender Planet“ der ESA sind bereits sechs weitere Wissenschaftssatelliten in Arbeit. Einige Instrumenten-Konzepte von ENVISAT sollen auch im Rahmen des GMES-Programms (Global Monitoring for Environment and Security) realisiert werden. GMES ist eine gemeinsame Initiative der Europäischen Kommission und der Europäischen Weltraumorganisation ESA für Globale Umwelt- und Sicherheitsüberwachung.

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Ein Beitrag von Maria Steinrück. Quelle: ESA.

Ozon-Messungen des ESA-Satelliten Envisat ergaben einen Ozonrückgang von 40 Millionen Tonnen am 2. Oktober 2006 – dies übertrifft den bisherigen Rekord von 39 Millionen Tonnen im Jahr 2000.

Der Ozonrückgang wird durch Messungen der Fläche und der Tiefe des Ozonloches festgestellt. Das diesjährige Ozonloch hat eine Audehnung von 28.000 Quadratkilometern und erreicht damit beinahe die Größe des bisher gemessenen Rekordes im Jahr 2000.

Die Ozonschicht in der Stratosphäre, ungefähr 25 Kilometer über der Erdoberfläche, filtert schädliche ultraviolette (UV) Strahlung aus dem Sonnenlicht und ist somit ein wichtiger Schutz für Menschen und Tiere. Im letzten Jahrzehnt ist die Ozonschicht auf der gesamten Erde um 0,3 % pro Jahr zurückgegangen. Dies hat nicht nur ein höheres Hautkrebsrisiko sondern auch eine Bedrohung für Meerestiere wie Plankton durch die intensivere UV-Strahlung zur Folge.

Der Rückgang des Ozons wird durch Verschmutzungen in der Atmosphäre verursacht. Diese stammen von Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffen (FCKW), die zwar seit 20 Jahren weitgehend verboten sind, sich aber noch immer in der Erdatmosphäre befinden.

Während des Winters auf der südlichen Hemisphäre der Erde wird die Luft über der Antarktis durch bestimmte Winde von der Luft in mittleren Breitengraden abgeschnitten. Dadurch kommt keine warme Luft in die Antarktis und die Atmosphäre kühlt dort stark ab.

In der andauernden Dunkelheit in dieser Jahreszeit bilden sich polare Stratosphärenwolken, die Chlorverbindungen enthalten.

Zum polaren Frühlingsbeginn ergibt sich für die Ozonschicht eine extrem ungünstige Kombination: Das Licht der nun wieder aufgehenden Sonne erreicht die Stratosphärenwolken. Dadurch zerspalten sich Chlorverbindungen und einzelne Chlormoleküle werden frei. Diese zerstören Ozon und wandeln es in normale Sauerstoffmoleküle um. Ein einzelnes Chlormolekül kann so tausende Ozonmoleküle zerstören.

Das Ozonloch bleibt normalerweise bis November oder Dezember bestehen. Dann schwächen sich die Winde, die die antarktische Luft von der wärmeren Luft abschneiden, ab und die ozonarme Luft vermischt sich mit der ozonreichen Luft.

Ein dermaßen starker Ozonrückgang wie dieses Jahr setzt besonders kalte Temperaturen in der Stratosphäre zusammen mit Sonnenlicht voraus.

Langfristige Ozonmessungen sind wichtig, damit genaueres über die derzeit bis zum Jahr 2060 erwartete Erholung der Ozonschicht bekannt wird.

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Ein Beitrag von Alexander Höhn. Quelle: ESA.

Ausser beim Genuss des Badevergnügens spielt die Kenntnis der Sea Surface Temperature (SST) (Wassertemperatur an der Oberfläche des Meeres) bei der Wettervorhersage eine große Rolle. Desweiteren wird sie immer mehr als Schlüsselindikator für Klimaveränderungen angesehen. Die Temperatur ist eine wichtige physikalische Größe, die starken Einfluss auf den Wärmeaustausch zwischen Wasser und Atmosphäre hat. Weil das Wasser so lange braucht, um sich zu erwärmen oder abzukühlen, dient es als riesiger Wärmespeicher. Die obersten zwei Meter der Meere können genausoviel Energie speichern wie die gesamte Atmosphäre.

Wie Thermometer am Himmel messen eine Anzahl von Satelliten dauernd die SST. Medspiration benutzt z. B. Daten von ESA’s Envisat und Meteosat-8 und vom NOOA Polar Orbiter der USA, hierbei wird eine Auflösung von zwei Quadratkilometern erreicht. Die Idee hinter dem Medspiration-Projekt ist das Sammeln von Meeresoberflächen-Daten mithilfe verschiedener Satelliten-Systeme, um daraus Vorhersagemodelle für die Gewässer um Europa und den Atlantik zu erstellen. Die Daten aus Medspiration fließen zusätzlich in ein noch ehrgeizigeres Projekt, das alle Daten über die Wassertemperaturen weltweit zusammenfasst, das Global High-Resolution Sea Surface Temperature Pilot Projekt (GHRSST-PP).

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Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: ESA.

Schmutzige, dunkelblaue Flecken machen sich auf ENVISATs dem Ozonradar bemerkbar. Das Ozonloch über dem Südpol ist wieder aufgetaucht, dass jetzt schon in regelmäßigen Abständen jedes Jahr auftaucht. „Seitdem wir wissen, dass unsere schützende Ozonschicht an manchen Stellen bereits Löcher aufweist, ist die Untersuchung der Ozonschicht schon Standard bei neuen Erdsatelliten geworden“, erklärt Jose Achache, ESA Direktor vom Earth Observing Programm. „ESA Satelliten haben die Ozonschicht und Ozongehalte an bestimmten Stellen unserer Stratosphäre im letzten Jahrzehnt immer beobachtet und aufgezeichnet.“

Mit dem Erdobservatorium ENVISAT setzt die ESA diesen Kurs fort. Mit dessen Fähigkeiten kann man viel genauere Ozonmodelle aufstellen als bisher. Diese beobachten die Ozonschicht bis hin zum Entstehen des Ozonloches, das sich diese Woche wieder auftat. Gibt es auch gute Nachrichten? Vielleicht!? Die Ozonschicht hat sich um zwei Wochen später geöffnet als letztes Jahr. Ist das ein Anzeichen dafür, dass die Menschen das Ozonproblem langsam in den Griff bekommen, obwohl es gar nicht danach aussieht? Jetzt bleibt zu hoffen, dass sich das Ozonloch wieder schnell schließt. In den letzten Jahren, trat das Ozonloch in einer bestimmten Zeitperiode auf, so auch dieses Jahr.

Von vielen Experten wurde das Ozonproblem erst zu spät erkannt. Jetzt erst reagierte die NASA und schickte im Juli diesen Jahres, ein Erdobservatorium (Aura) in den Erdorbit um sich die Ozonschicht genauer anzusehen. Viel zu spät? Wie schnell wird sich das Ozonloch ausbreiten? Werden wir das Problem irgendwie in den Griff bekommen? Alles Fragen, auf die Aura und auch ENVISAT keine Antwort finden können. Die Entscheidung und Antwort auf viele dieser Fragen liegt allein bei uns Menschen.

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Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: ESA.

Am 28. Februar 2002 startet der 10 Tonnen schwere Umweltsatellit Envisat der Europäischen Raumfahrtagentur ESA ins All. Die Aufgaben für und Erwartungen an den Satelliten sind vielseitig. Raumfahrer.net berichtete:

„Von seiner polaren Umlaufbahn in 800 km Höhe aus soll Envisat etwa alle 100 Minuten einmal die Erde umkreisen und mit seinen zehn Beobachtungsinstrumenten den Zustand verschiedenster Parameter von Erde, Wasser und Luft unseres Planeten registrieren. Etwa drei Tage werden die meisten Instrumente an Bord des Satelliten benötigen, um die gesamte Planetenoberfläche einmal zu scannen, bevor ein neuer Durchlauf beginnt.“
Seit 2002 liefert er nun regelmäßig Daten über die globale Erwärmung, Veränderungen der Ozonschicht und den Klimawandel auf der Erde. Envisat hat mittlerweile die Sonnenstürme der vergangenden Wochen gut überstanden. Auf der Basis seiner Daten bieten nunmehr belgische Wissenschaftler einen neuen Internet-Service an: die Ozonvorhersage für eine Woche.

Ozon: Das lebensnotwendige Gift
Ozon ist ein sehr reaktionsfreudiges Spurengas. Wir treffen es von der Erdoberfläche bis in eine Höhe von etwa 110 km an. Am Boden stellt Ozon als Hauptbestandteil des Smogs ein Gesundheitsrisiko dar. In höheren Bereichen ist es dagegen lebensnotwendig.

Die maximale Ozondichte liegt in der Stratosphäre zwischen 12 bis 30 km. Das stratosphärische Ozon ermöglichte vor Milliarden Jahren die Bildung von Leben auf diesem Planeten. Es absorbiert auch heute bis zu 98 Prozent der von der Sonne kommenden schädlichen Ultraviolettstrahlung (UV), die beim Menschen nicht nur zum Sonnenbrand führen, sondern auch Schädigungen der Haut bis hin zum Hautkrebs auslösen kann. Wir könnten nicht überleben, gäbe es kein Ozon in der Stratosphäre.

Die Reaktionsfreudigkeit des Ozons führt jedoch auch zu chemischen Reaktionen mit anderen Spurengasen in der Stratosphäre, wobei ein Teil des Ozons zerstört wird. Die meisten Spurengase sind dabei menschlichen Ursprungs, beispielsweise Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW). Die Folgen sind bekannt: Es sind jahreszeitlich variierende Löcher in der Ozonschicht, die zu unabsehbaren Folgen für die Menschheit führen können.

MIPAS: Das Instrument, das wertvolle Ozondaten liefert
Der Erforschung und Überwachung der Gaskonzentrationen sowie der chemischen Reaktionen in der Stratosphäre kommt deshalb eine besondere Bedeutung zu. Eines der modernsten und komplexesten Forschungsinstrumente ist das Michelson Interferometer MIPAS auf dem ESA-Umweltsatelliten Envisat.

Das von der deutschen Astrium GmbH entwickelte und gebaute Messgerät liefert Tag und Nacht Daten über die Infrarot-Emission von bis zu 30 Spurengasen, aus denen die Wissenschaftler Rückschlüsse auf die chemischen Prozesse sowie den Transport in der Stratosphäre ziehen können. Gegenwärtig kann das ESA-Zentrum zur Auswertung der von Envisat gelieferten Messreihen allerdings nur für einen Teil der Spurengase die Daten an die Anwender ausliefern. Diese Daten müssen mittels mathematischer Algorithmen studiert und aufbereitet werden. Durch die Komplexität atmosphärischer Vorgänge kommt es zu einer erheblichen Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt der Messungen einerseits und dem Vorliegen aussagefähiger Informationen andererseits.

Ozonvorhersage für eine Woche
Wissenschaftler des in Brüssel ansässigen belgischen Institute for Space Aeronomy haben deshalb einen Service entwickelt, der im Internet den interessierten Fachleuten nicht nur kurzfristige Vorhersagen zur Ozonkonzentration, sondern auch von weiteren 56 Spurengasen sowie deren Einfluss auf die Ozonschicht bietet. Der neue Dienst heißt BASCOE – Belgian Assimilation System of Chemical Observations from Envisat.

Die interessierten Nutzer erhalten wöchentliche Vorhersagen der Ozondichte sowie Karten mit der Verteilung von Stickstoff- und Chlorverbindungen, die an der Zerstörung der Ozonschicht beteiligt sind.

Die Forscher am BIRA-IASB haben dafür eine sehr komplexe Software erarbeitet, die ungefähr 50.000 Zeilen Code enthält. Auf der Basis der MIPAS-Daten ermittelt das Computer-Modell, das die chemischen Prozesse in der Stratosphäre simuliert, die Konzentration und Verteilung weiterer Spurengase. Der große Fortschritt besteht in der Verfügbarkeit der Ergebnisse innerhalb eines Tages.

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Ein Beitrag von meiklampmann. Quelle: ESA.

Die Rauchwoke im Zentrum dieser Abbildung liegt am von Fluss Tigris am obersten Zentrum der Abbildung und dem Euphrat, zu sehen oben links.

Das Bildaufbereitungsspektrometer (MERIS) auf ESA’s Umweltsatelliten Envisat hat diese Abbildung am 30. August aufgenommen.

Die Rohrleitung transportiert das Öl von der ölreichen Stadt Kirkuk zu Baija, wo sich die landesgrößte Ölraffinerie befindet.

Die dichte Wolke aus Rauch hat fast den gleichen Umfang wie der See Urmia, das eine Fläche von 4700 Quadratkilometern hat. Zu sehen in der Farbe türkis in der oberen rechten Ecke der Abbildung.

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