Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: CNES, JPL, NASA, Thales Alenia Space.

SWOT steht für Surface Water and Ocean Topography und bedeutet soviel wie Topographie von Wasserflächen und Ozeanen. Damit ist im Wesentlichen die Aufgabe des von der CNES gemeinsam mit dem Labor für Strahlantriebe der US-amerikanischen Luft und Raumfahrtagentur, NASAs JPL, geplanten Raumfahrzeugs, dessen Mission von den Weltraumagenturen aus Großbritannien und Kanada unterstützt wird, beschrieben.

Pegelstände und Wellenhöhen wird SWOT mit höherer Präzision als seine Vorgänger aus der Reihe der JASON-Satelliten messen können. Zusätzlich zu den Daten, die das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Weltmeeren weiter verbessern helfen sollen, kann SWOT auch Informationen zur Hydrologie liefern.

Von SWOT erwartet man Daten zu Umfang und Veränderung von Wasserreserven in Feuchtgebieten, Seen und Speichern. Außerdem sind Messungen der Abflussraten von Wasser in Flüssen geplant.

Um seine Beobachtungsaufgaben ausführen zu können, erhält SWOT zwei Hauptinstrumentenkomplexe. Das JPL steuert eine für den Einsatz im K_a-Band (Wellenlänge ~8 Millimeter, Mittenfrequenz 35,75 GHz) gedachte Radaranlage namens KaRIN bei. Ihr Name bedeutet K_a-Band Radarinterferometer. Ihr Herz ist eine Radio Frequency Unit (RFU) von Thales Alenia Space.
Im betriebsbereiten Zustand zeichnet sich die Anlage durch zwei 10 Meter von einander entfernte, zueinander exakte ausgerichtete Radarantennen aus.

Von der Radaranlage, die mit einer Schwadbreite von insgesamt 120 Kilometern (pro Antenne 60 Kilometer) am Boden arbeiten soll, erhofft man sich Daten mit einer Auflösung zwischen 50 und 100 Metern.

Mittels interferometrischer Höhenmessung wird die Anlage vom Arbeitsorbit des Satelliten aus mit einer Wiederholrate von rund 21 Tagen Seen, Flüsse, offene Wasserspeicher und die Weltmeere abtasten können, wenn Start und Inbetriebnahme des Satelliten gelingen.

Der zweite Instrumentenkomplex ist einer, wie er bereits an Bord der Satelliten vom Typ JASON eingesetzt wird. Auch SWOT bekommt einen Höhenmesser von Thales Alenia Space, der auf zwei Frequenzen arbeitet und über Laufzeitmessung seiner Signale den Abstand zwischen Satellit und Ozeanoberfläche ermitteln kann.

Ebenfalls von Thales Alenia Space kommt eine Baugruppe namens DORIS, die der Bestimmung der exakten Flugbahn des Satelliten dient. Ihre Name steht für Doppler Orbitography and Radio- positioning Integrated by Satellite und kennzeichnet die Aufgabe der Baugruppe. Sie hat aus von zahlreichen Bodenstationen ausgesandten Radiosignalen unter Nutzung des Dopplereffektes Informationen zur Position des Satelliten im Erdorbit und seiner aktuelle Geschwindigkeit zu gewinnen.

Vom JPL kommt ein fortschrittliches Mikrowellenradiometer (Advanced Microwave Radiometer, AMR). Es empfängt Mikrowellenstrahlung von der Erde, aus der man auf den Wassergehalt in der Atmosphäre der Erde schließen kann. Letztere zu kennen spielt bei der Nutzung der Daten der Radarhöhenmesser eine korrigierende Rolle.

Auch vom JPL gekommen zwei weitere Systeme zur Positionsbestimmung. Die GPS-Nutzlast (Global Positioning System Payload, GPSP) ist für Empfang und Nutzung von Daten des US-amerikanischen globalen Satellitennavigationssystems (GPS) gedacht. Ein Reflektor für Laserlicht (Laser Retroreflector Array, LRA) erlaubt exakte Abstandsbestimmungen vom Erdboden aus.

Die Masse des startbereiten Satelliten wird voraussichtlich im Bereich von zwei Tonnen liegen. Die Auslegung des Raumfahrzeugs erfolgt nach Angaben von Thales Alenia Space so, dass ein Start auf Raketen der Typen Antares, Atlas V und Falcon 9 möglich sein wird. Projektiert derzeit ist ein Start auf einem von der NASA bereitzustellen Träger im Jahre 2020.

Im All soll SWOT die Erde in rund 890 Kilometern Höhe auf einer 77,6 Grad gegen den Erdäquator geneigten Bahn umkreisen. Die Auslegungsbetriebsdauer, also die minimal vorausgesetzte Dauer eines nützlichen Einsatz des Satelliten abhängig von seiner Konstruktion und mitgeführten Betriebsstoffen, wurde auf drei Jahre festgelegt.

Pro Einsatztag rechnet man mit einer Datenmenge im Bereich von 7 Terabyte, die von der wissenschaftlichen Nutzlast generiert wird. Sie ist an Bord des Satelliten zwischenzuspeichern und zur Erde zu senden, und muss dort schließlich auch verarbeitet werden.

Nach Abschluss der Mission des dreiachsstabilisierten Satelliten ist ein gezielter Wiedereintritt in die Erdatmosphäre vorgesehen. Diese ausgesprochen sinnvolle Maßnahme zur Vermeidung von Weltraumschrott wird von vorne herein beim Entwurf des Raumfahrzeuges berücksichtigt.

Für Bau und Tests des Satelliten, seinen Transport zur Startanlage und eine Betreuung der Startkampagne erhält Thales Alenia Space nach Angaben des Branchendienstes Spacenews 78 Millionen Euro, umgerechnet rund 94 Millionen US-Dollar. In dieser Summe nicht inbegriffen sind laut Spacenews Kosten für Komponenten der wissenschaftlichen Nutzlast des Satelliten.

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: EUMETSAT, NOAA, NASA.

Der Ozeanüberwachungssatellit wird jetzt von NOAAs SOCC (Satellite Operations Control Center) in Suitland aus kontrolliert, meldete EUMETSAT am 31. Oktober 2008. Das Mission Operations Center der CNES war während Start und der ersten Zeit im Orbit, zusammen LEOP, Launch and Early Orbit Phase, genannt, und während der Tests im Orbit für die Steuerung und Überwachung des Raumfahrzeuges zuständig.

CNES wird während der Lebensdauer von Jason 2 aber weiter verantwortlich sein, wenn es um Aufgaben geht, die keine Routineangelegenheiten sind. Beispielsweise soll CNES eingreifen, sollte sich der Satellit in einen Sicherheitsmodus, den sogenannten „safehold mode“, versetzen, wenn in den Systemen des Raumfahrzeuges irgendwelche Anomalien auftreten. Außerdem wird die CNES regelmäßig die Leistung des Poseidon-3-Radarhöhenmessers und des DORIS-Instruments (Doris = Doppler Orbitography and Radio-positioning Integrated by Satellite) überwachen und die Entwicklung des Orbits des Satelliten abschätzen und bewerten.

NASA wird regelmäßig die Leistung des GPS-Systems zur genauen Positionsbestimmung an Bord des Satelliten, sowie der Laser- und Radiometriegeräte (Laser Retroreflector Array – LRA und Advanced Microwave Radiometer – AMR) beobachten.

Ende November wird NOAA die Verarbeitung von empfangenen wissenschaftlichen Daten beginnen und die Daten den Nutzern zur Verfügung stellen.

Die europäische Organisation für Meteorologiesatelliten EUMETSAT wird über eine eigene Bodenstation in Usingen in Hessen ebenfalls Daten empfangen. Die Steuerung der Empfangsstation in Usingen kann vom NOAA-Kontrollzentrum in Suitland aus der Ferne erfolgen. EUMETSAT wird die empfangenden Daten eigenständig verarbeiten und ihren Nutzern bereitstellen.

Wie seine Vorgänger TOPEX/Poseidon und Jason 1 soll Jason 2 der Klimadatenerfassung dienen. Er wird Langzeitbeobachtungen der Erdozeane durchführen, Pegelmessungen vornehmen, Wellenhöhen und Windgeschwindigkeiten messen und die Entwicklung des Meeresanstiegs beobachten. Mit seinem Radarhöhenmesser kann der Jason 2 alle zehn Tage 95 Prozent der eisfreien Meeresfläche abtasten.

Zusätzlich soll der Satellit bei der Beobachtung von z. B. tropischen Stürmen und Hurrikanen helfen, um Prognosen über deren Entwicklung und Verlauf anstellen zu können. Der Einfluss des jeweilgen Meereszustandes auf die Stärke der Stürme soll untersucht werden. Dazu soll auch die im Wasser vorhandene Wärmemenge aufgezeichnet werden. Man hofft, die Genauigkeit bei der Vorhersage der Stärke eines Sturmes zu einer bestimmten Zeit an einem bestimmten Ort weiter verbessern zu können, was letztlich zusätzliche Leben retten helfen wird.

Raumcon:

• Delta II mit Jason 2

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