Ein Beitrag von Thomas Hofstätter. Quelle: ESA.

Der Loop Current ist eine warme Ozeanströmung, die das Wasser bis tief unter die Meeresoberfläche vermischt. Dabei bewegt sich der Strom sehr schnell und befördert dementsprechend viel Wasser zwischen Kuba, Yucatán und Florida. Am Ende seiner Reise mündet das Wasser in den Golfstrom.

Aufnahmen des 2002 gestarteten Beobachtungssatelliten Envisat der ESA zufolge hat der Ölteppich im Golf von Mexiko jetzt diese Strömung erreicht und vermischt das Öl mit dem Wasser. Die Aufnahmen erfolgten mit dem Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR) und zeigen deutlich die Ausbreitung des Öls, die sich zwischen dem 12. und dem 18. Mai rasant verändert hat.

Es wird allgemein angenommen, dass der Strom die Ausbreitung des Öls beschleunigen wird, was ein Aufhalten weiter erschwert. Es wird geschätzt, dass Florida innerhalb von sechs Tagen erreicht wird. Des Weiteren vermischt der Loop Current das Oberflächenwasser mit den darunter befindlichen Wasserschichten. Infolge dessen können Korallenriffe und andere Unterwasser-Lebensräume erheblichen Schaden erleiden.

Envisats ASAR, ERS 2 und andere Satelliten werden das Öl zwar weiterhin beobachten, die Aufgabe wird aber zusehends schwieriger, da sich das Öl immer mehr in untere Wasserschichten verlagert.

Eine weitere Tatsache, die den Forschern Sorge bereitet, ist, dass der Loop Current in den Golfstrom mündet und damit das transportierte Öl auch die Ostküste der USA verseuchen könnte. Wird das Öl bis dahin nicht gestoppt, droht es, sich über einen großen Teil des Atlantiks auszubreiten.

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Quelle: ESA.

Zur Freude von ESA-Erdbeobachtungsdirektor José Achache „bedeutet die Weiterleitung von Bildern der Erde und wissenschaftlichen Messungen über Artemis für die Erdbeobachtungsmission Envisat, daß künftig mehr Daten erfaßt und heruntergeladen werden können und die Verteilung von Erdbeobachtungsdaten an die Endnutzer viel schneller erfolgen wird. All dies sind sehr gute Nachrichten.“

Für die ESA ist die Übertragung der Bilder also ein doppelter Grund zum Feiern; für den fortschrittlichen Datenrelais- und Technologiesatelliten Artemis (Advanced Relay Technology Mission) stellt sie die Krönung einer 18-monatigen Rettungsaktion dar, in deren Verlauf er auf seine geostationäre Einsatzbahn gehievt wurde, nachdem er bei seinem Start im Juli 2001 auf einer viel zu niedrigen Umlaufbahn ausgesetzt worden war. Der herkömmliche Treibstoff des Satelliten hätte für die Reststrecke nicht ausgereicht, weswegen die ESA-Ingenieure sein bahnbrechendes Ionenantriebssystem verwenden mußten. Dank dieses Systems und eines innovativen Einsatzes der chemischen Triebwerke konnten sie Artemis schließlich auf seiner vorgesehenen geostationären Bahn bei 21,5 Grad Ost positionieren.

„Diese Rettungsaktion war eine gelungene Demonstration experimenteller Technologie“, meint Claudio Mastracci, der Direktor der ESA für Anwendungen. „Ich freue mich, daß Artemis nun allen Raumfahrtnutzern zur Verfügung steht.“

Gotthard Oppenhäuser, der Artemis-Missionsleiter der ESA, erläutert die Ziele der Mission: „Es sollen im Orbit neue Technologien der Satellitenkommunikation qualifiziert und neue Kommunikationsdienste angeboten werden. Über das Datenrelaissystem können die Nutzer bei voller Wahrung der Sicherheit ihre Daten in Echtzeit erhalten.“

Artemis führt Nutzlasten für den beweglichen Landfunkdienst, Navigationssysteme und Datenrelaisverbindungen mit. Der Satellit arbeitet im S-Band (2 GHz), im Ka-Band (26 GHz) und auf optischen Frequenzen. Mit Envisat kommuniziert er auf den Frequenzen des Ka-Bands.

Der Aufbau einer operationellen Datenrelaisverbindung im Ka-Band zwischen Artemis und Envisat ist eine Premiere für Europa. Das System dient dem Nachweis der Weltraumtauglichkeit neuer Technologien und operationeller Verfahren und der Demonstration der komplexen Software, die sowohl im Boden- als auch im Weltraumsegment des Satelliten Anwendung findet. Ferner kann die Eignung von Datenrelaisnutzlasten begutachtet werden.

Nach Abschluß der Einsatzerprobung der Verbindung von Satellit zu Satellit wird Envisat ab Mai etwa die Hälfte seiner Daten über Artemis direkt an das Envisat-Datenverarbeitungszentrum im ESRIN senden. Die übrigen Daten werden weiterhin an die Bodenstation und das Datenverarbeitungszentrum für Envisat im schwedischen Kiruna übertragen, aber die zusätzliche Nutzung des Datenrelaissatelliten eröffnet dem Envisat-Datennetz umfangreiche neue Möglichkeiten.

Die Bodenstation in Kiruna kann Envisat zehnmal am Tag während seiner rund 100-minütigen Erdumrundungen für etwa zehn Minuten „sehen“. Aufgrund seiner orbitalen Position über Envisat kann Artemis dagegen bei fast allen vierzehn Umläufen des Satelliten pro Tag für längere Zeiträume mit ihm in Kontakt bleiben.

Durch die Übertragung eines großen Teils der Daten von Envisat an Artemis zur Weiterleitung ins ESRIN wird die Station Kiruna entlastet, wodurch dort eine Verkürzung der Verarbeitungszeit der Envisat-Daten auf weniger als drei Stunden nach dem Empfang ermöglicht wird. Der Einsatz von Artemis hat für die ESA den weiteren Vorteil, daß der Umfang der weltweit von Envisat – insbesondere mit seinem Verbesserten Radar mit synthetischer Apertur (ASAR) – erfaßten Daten erweitert, die Flexibilität des Bodensegments der Mission erhöht sowie eine Reservekapazität und somit eine größere Missionszuverlässigkeit für den Fall geschaffen wird, daß Probleme mit den Bordaufzeichnungsgeräten auftreten.

Artemis wird uns bei der Verbesserung unserer Dienste für die Envisat-Nutzer eine große Hilfe sein“, glaubt Henri Laur, der Envisat-Missionsleiter der ESA. „Sein Einsatz wird die Bereitstellung von Envisat-Daten beschleunigen und bei der Datenverarbeitung entstehende Verzögerungen beseitigen.“

Envisat feierte kürzlich seinen ersten Jahrestag im All. Der größte und leistungsstärkste Erdbeobachtungssatellit, der je gebaut wurde, war am 28. Februar 2002 von Europas Raumflughafen in Französisch-Guayana gestartet worden. Mit seinen zehn Instrumenten soll er ein umfassendes Bild der Ozeane, Landmassen, Atmosphäre und Eiskappen der Erde vermitteln.

Von April an soll das optische Datenrelaissystem Artemis auch mit dem französischen Erdbeobachtungssatelliten SPOT-4 verbinden. Ab 2005 wird das Automatische Transferfahrzeug den Datenrelaisdienst regelmäßig nutzen, und voraussichtlich 2006 wird Columbus, das europäische Element der Internationalen Raumstation, für knapp fünf Stunden pro Tag Datenrelaisverbindungen über Artemis herstellen.

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Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: ESA.

In den Küstengewässern der Antarktis machte der neuste, massereichste und teuerste Umweltsatellit der ESA Envisat Bilder eines 200 mal 32 Kilometer großen Eisbergs, der sich von der Küste trennte und nach Norden abdriftete.

Die Bilder der obenstehenden Animation wurden vom Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR) Envisats zwischen dem 3. Mai und 17. Oktober 2002 aufgenommen. Der Eisberg, der vom US-Eisbergzentrum in Maryland den Namen C-19 erhielt, verdrängt einen älteren „Kollegen“, B-15a, der ebenso an der Küste der Ross-Inseln liegt.

Envistas Sensor ASAR besitzt mehrere Vorteile gegenüber optischen Sensoren: Er kann Wolkendecken durchdringen, was besonders beim Studium von Polarregionen von Vorteil ist, und kann Bilder auch bei Nacht in gleichbleibender Qualität aufnehmen. Die von dem Instrument gemachten Bilder werden innerhalb des Satelliten gespeichert und dann zur Erde übertragen, so dass sie nur wenige Stunden nach der Aufnahme bereits verfügbar sind.

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Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA.

Instrumente zur Beobachtung der Ozeane
ENVISAT wird etwa alle 35 Tage einmal die gesamte Oberfläche unseres Planeten überfliegen, und zwei Drittel dieser Zeit wird er sich dabei über Ozeanen und Meeren befinden. Alleine schon wegen ihrer schieren Größe haben die Weltmeere einen enormen Einfluss auf unser Klima, weswegen natürlich auch ENVISAT mit verschiedenen Beobachtungsinstrumenten einen genauen Blick auf die Ozeane werfen wird.
 
Das auch für die Atmosphärenbeobachtung verwendete Beobachtungsinstrument MERIS („Medium Resolution Imaging Spectrometer“) misst die Strahlung in fünfzehn verschiedenen Frequenzbändern im sichtbaren und so genannten „Nahen Infraroten“ Wellenbereich. Es wird beim Flug von ENVISAT über die Ozeane dafür genutzt, um die Farbe der Meere zu registrieren.
 
Das AATSR („Advanced Along Track Scanning Radiometer“) misst die Oberflächentemperatur der Ozeane mit einer Genauigkeit von 0,3° C. Dieser Parameter ist ein wichtiger Schlüssel bei der Beantwortung der Frage, ob und in welchem Maße eine globale Erwärmung stattfindet.
Die beiden genannten Instrumente zusammen werden wichtige Daten beispielsweise für Studien über Plankton und die Bewegungen von Fischschwärmen liefern können.
 
RA-2 („Radar Altimeter“) und ASAR („Advanced Synthetic Aperture Radar“) sind zwei Radargeräte unterschiedlicher Funktionsweise, die unter anderem Wellenhöhen und -richtungen sowie Windbewegungen messen können. RA-2 ist sogar in der Lage, Unterwasserwellen durch die von ihnen verursachten geringen Auswirkungen an der Wasseroberfläche zu entdecken. Der MWR („Microwave Radiometer“) berichtigt dabei eventuelle Verfälschungen der Messergebnisse von RA-2 durch die Luftfeuchtigkeit.
 
Instrumente zur Beobachtung der Erdoberfläche
Das gerade schon erwähnte Radarinstrument ASAR spielt auch bei der Beobachtung der Erdoberfläche eine wichtige Rolle. So kann es beispielsweise die Landnutzung und Wachstumsformen erkennen und die Beschaffenheit der Erdoberfläche messen.
 
MERIS ist ebenfalls für die Beobachtung der Landflächen unseres Planeten zuständig, da es die verschiedenen Wachstumsphasen von Pflanzen erkennen kann.
 
Das AATSR kann mit seiner Fähigkeit, Temperaturen hoch aufgelöst zu bestimmen, beispielsweise Wald- und Buschbrände erkennen und Pflanzenbewuchs registrieren.
 
DORIS („Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite“) schließlich erlaubt es, die Satellitenposition auf ca. 5 cm genau zu vermessen. Durch diese Information können die mit Hilfe von RA-2 und ASAR ermittelten Daten zur Meereshöhe und Oberflächenprofile verbessert werden.
 
Ausblick
Die ersten Monate nach dem Start werden dazu genutzt werden, um die Instrumente von ENVISAT zu kalibrieren und zu eichen. Dazu werden ihre Ergebnisse mit denen anderer Erdbeobachtungssatelliten verglichen, ebenso werden zu diesem Zweck Vergleichsdaten von Schiffen, Flugzeugen und festen Messpunkten am Boden herangezogen.
 
Danach beginnt die Phase der Datenerhebung und -auswertung, die mindestens fünf Jahre lang andauern soll. Natürlich hoffen die beteiligten Wissenschaftler – alleine über 700 in Europa – auf eine möglichst lange Lebensdauer, denn die meisten Daten erhalten ihren Wert erst im Zeitverlauf, wenn Entwicklungen und Veränderungen erkennbar werden. Der begrenzende Faktor für die Lebensdauer von ENVISAT dürfte der Treibstoffvorrat für die Lagekontrolltriebwerke sein.

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