GOCE beginnt Messkampagne

Der ESA-Satellit GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) beginnt nach einem ausgiebigen Probebetrieb nach Erreichen einer günstigen Position zur Sonne mit der genauesten Vermessung des Erdschwerefeldes.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: ESA, BBC.

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GOCE umläuft die Erde in geringer Höhe.
(Bild: ESA)

Der windschnittige Satellit umläuft die Erde gegenwärtig auf einer so niedrigen Bahn, dass die Form tatsächlich eine Rolle spielt. Auch in mehr als 200 Kilometern Höhe gibt es noch eine dünne Restatmosphäre, die dafür sorgt, dass ein Satellit innerhalb weniger Tage so weit abgebremst wird, dass er zur Erde fällt. GOCE verfügt deshalb über einen elektrischen Antrieb, der mit Xenon arbeitet, das auf etwa 40.000 Meter pro Sekunde (144.000 km/h) beschleunigt wird, und so mit geringer Treibstoffmenge (40 kg) den Satelliten über mindestens 20 Monate stabil auf der gewünschten Bahn halten kann.

Da die Sonne im Augenblick nur geringe Aktivität zeigt, heizt sich die Atmosphäre auf der Sonnenseite vergleichsweise gering auf und dehnt sich deshalb nicht so stark aus, wie erwartet. GOCE kann daher statt in 268 Kilometern Höhe auf nur 254,75 Kilometern gehalten werden. Das verbessert die ohnehin schon sagenhafte Genauigkeit der Messungen weiter. Das einzigartige Gravitationsgradiometer kann Änderungen in der Schwerkraft nachweisen, die einem Zehnbillionstel der normalen Schwerkraft entsprechen. Gröbere Unterschiede dagegen werden schon mit einem zentimetergenauen GPS-System erfasst.

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Der Ionenantrieb sorgt dafür, dass GOCE seine einmal angenommene Höhe über Monate hält.
(Bild: ESA)

Das Schwerefeld der Erde ist keineswegs homogen. Zum einen ist die Erde, wie auch alle anderen Planeten durch die Rotation an den Polen abgeplattet. Der Äquatorradius ist daher um einige Kilometer größer als der Polradius. Unter der Oberfläche vorkommende Mineralien, Gebirge oder große Wassermassen beeinflussen die Gravitation ebenfalls. GOCE kann aber sogar unterirdische Magmabewegungen, große Wellen sowie Oberflächen- und Tiefenströmungen in den Ozeanen messen. Wie genau die Werte sind, wird sich erst bei deren Auswertung zeigen.

Die Messkampagne des 1.100 kg schweren und etwa 5 Meter langen Satelliten, der die Erde auf einer sonnensynchronen Bahn mit einer Inklination von 96,7° umläuft, beginnt jetzt, weil GOCE gegenwärtig die Sonne immer auf der rechten Seite hat. Die hier angebrachten, fest installierten Solarzellen erbringen bis zu 1,3 kW elektrischer Leistung. Auf deren Rückseite wird überschüssige Wärme ins All abgestrahlt. Damit kann man die Temperatur in den einzelnen Bereichen des Satelliten ziemlich konstant halten. Ständige Schwankungen würden auch die Gravitationsmessungen beeinflussen, so empfindlich ist das Gravitationsgradiometer. Immerhin kann man eine Geschwindigkeitsänderung von weniger als einer Atomgröße pro Sekunde messen.

Die Daten werden per S-Band-Sendeanlage an die ESA-Empfangsstation in Kiruna (Schweden) übermittelt und dann nach Frascati (Italien) weitergeleitet. Die Bahnmanöver laufen unter Kontrolle des ESOC in Darmstadt. GOCE wurde am 17. März auf einer Rockot-KM-Trägerrakete vom russischen Plesezk aus gestartet. Die geplante Einsatzdauer liegt bei 20 Monaten. Alle Systeme sind gegenwärtig voll funktionsfähig.

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