Quelle: Forschungszentrum Jülich 29. August 2022.

Nach dem erfolgreichen Jungfernflug in Schweden im vergangenen Jahr dient die aktuelle Kampagne neben der Erforschung der stratosphärischen Luftschichten dazu, die Europäische Weltraumagentur ESA bei der Vorbereitung von Satellitenmissionen wie CAIRT und FORUM zu unterstützen. Der Ballon mit Gloria-B steigt bis zu 36 Kilometer hoch in der Atmosphäre auf und hat dort einen Durchmesser von rund 100 Metern.

CAIRT („The Changing-Atmosphere Infra-Red Tomography Explorer“) ist ein Satellitenkonzept, das vom Forschungszentrum Jülich, dem KIT und neun weiteren Partnern entwickelt wurde. Dabei handelt es sich um ein Infrarot-Tomographie-Experiment zur Untersuchung der Atmosphäre im Wandel. Treibhausgase und Luftschadstoffe, aber auch natürliche Phänomene wie Vulkanausbrüche wirken sich auf die Erdatmosphäre aus. Ziel von CAIRT ist es, diese Prozesse detailliert untersuchen zu können. Die ESA hat CAIRT im vergangenen Jahr in die engere Wahl für die Mission „Earth Explorer 11“ gezogen. GLORIA trägt hierbei als Vorläuferinstrument von CAIRT aus großen Höhen Messungen bei, die dabei helfen, die technische Machbarkeit sowie die Messmöglichkeiten des Satelliteninstruments zu demonstrieren.

Die GLORIA-B-Messungen in Kanada werden von den Entwicklungsingenieur*innen vom Institut für Systeme der Elektronik betreut, die das Detektorauslesesystem und den Prozessierungsrechner entwickelt haben. Die Messungen ergänzen weitere Ballonstarts am Forschungszentrum Jülich: „Zeitnah zum GLORIA-Flug sammeln unsere Kolleg*innen in Jülich mithilfe von Messgeräten an kleineren Stratosphärenballons Luftproben und untersuchen sie später im Labor auf Spurengase wie Methan und FCKW. Daraus lassen sich Rückschlüsse auf die stratosphärische Zirkulation ableiten, die sich durch den Klimawandel verändert“, erläutert Dr. Jörn Ungermann vom Institut für Stratosphäre, der die Messkampagne in Timmins von Jülicher Seite aus koordiniert. Durch den Vergleich beider Messmethoden soll gezeigt werden, dass GLORIA und später CAIRT die stratosphärische Zirkulation in dieser schwer zugänglichen Region der oberen Atmosphäre untersuchen kann.

Die beiden Datensätze werden ein Schlaglicht auf die Zirkulation der mittleren Atmosphäre werfen. Luftmassen steigen durch die tropische Tropopause auf, werden innerhalb der Stratosphäre zu höheren Breiten transportiert und sinken dort in höheren Breiten wieder ab. Das Alter der Luft seit Eintritt in die Stratosphäre lässt sich durch die Messungen bestimmen. Es beträgt in der Regel mehrere Jahre, ist aber mit hohen Unsicherheiten behaftet. Die Transportprozesse sind von großer Bedeutung für den Treibhauseffekt, da sie in einer besonders sensitiven Höhe stattfinden.

Darüber hinaus wird GLORIA in einer ähnlichen Messgeometrie wie das bereits für die Earth-Explorer-9-Mission ausgewählte Fernerkundungsexperiment FORUM eingesetzt. Die Kombination von GLORIA mit dem italienischen FIRMOS Instrument wird zeigen, inwieweit sich FORUM mit dem Wettersatelliten MetOp-SG ergänzt.

Das Forschungszentrum Jülich ist seit 2018 in der Mission Advisory Group vertreten und hat wesentlich zur erfolgreichen Auswahl von FORUM beigetragen. Der Start des Satelliten ist für das Jahr 2027 geplant. Das Hauptinstrument wird das von der Erde in den Weltraum abgestrahlte Licht spektral hochaufgelöst messen und dabei erstmals auch bei Wellenlängen im sogenannten fernen Infrarot. Dieser bisher unerforschte Teil der Erdstrahlung sorgt für etwa die Hälfte der Strahlungskühlung der Erde und für die Hälfte des Treibhauseffekts. Darüber hinaus enthalten die Messungen spektrale Fingerabdrücke des Wasserdampffeedbacks, der den menschengemachten Treibhauseffekt verstärkt.

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• Klimawandel

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Quelle: OHB SE 28. Juni 2022.

Oberpfaffenhofen, 28. Juni 2022. Die OHB System AG, ein Tochterunternehmen der Technologie- und Raumfahrtgruppe OHB SE, wird im Unterauftrag von Airbus Defence and Space das Instrument für die neunte Earth-Explorer-Mission der Europäischen Raumfahrtorganisation ESA realisieren. Der entsprechende Vertrag wurde gestern Abend im Rahmen einer Veranstaltung des Hauptauftragnehmers Airbus im Palace of Westminster in London unterschrieben. Die Mission, die den Namen FORUM (Far-infrared Outgoing Radiation Understanding and Monitoring) trägt, soll durch Messung der von Erde abgegebenen langwelligen Infrarotstrahlung aus dem Weltraum zu einem besseren Verständnis des Strahlungshaushalts der Erde beitragen und neue Erkenntnisse über die globale Erwärmung liefern. Ein großer Teil der Mission wird in Deutschland realisiert werden, wobei der Auftragswert für OHB sich auf gut 90 Millionen Euro beläuft.

Wissenslücken sollen geschlossen werden
Die Beobachtung der Erde aus dem Weltraum ist eine der wichtigsten Funktionen, die die Raumfahrt zum Nutzen der Menschheit erfüllt. Erst durch die Beobachtung aus dem Weltraum wird es möglich, die Erde als System zu erfassen und zu verstehen. Insbesondere im Zusammenhang mit dem Klimawandel und den daraus entstehenden Herausforderungen für die Menschheit, ist es wichtig, umfassende und belastbare Daten zu sammeln, um die bereits eingetretenen Veränderungen unser Umwelt zu dokumentieren und zukünftige Veränderungen besser voraussagen zu können. Diesbezüglich gibt es noch immer gravierende Wissenslücken, die unter anderem durch die Earth-Explorer-Missionen geschlossen werden sollen.

Ein weiteres Teil des Klimapuzzles
Bei FORUM handelt es sich um die neunte Earth-Explorer-Mission, die von der ESA für die Implementierung ausgewählt wurde. Als Hauptauftragnehmer für den Satelliten wurde Airbus Defence and Space in Großbritannien bestimmt, OHB ist Hauptauftragnehmer für die Nutzlast.

Das Ziel der Mission ist die Untersuchung des Strahlungshaushalts der Erde. Wie viel Strahlung von der Erde in den Weltraum abgegeben wird, hängt unter anderem von der Zusammensetzung der Atmosphäre ab. Wolken, Wasserdampf und Treibhausgase in der Atmosphäre können Wärme zurückhalten, die sonst ins Weltall entweichen.

FORUM soll in erster Linie die von der Erde abgehende Strahlung im fernen Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums erfassen, da diese einen großen Teil der insgesamt von der Erde abgehenden Wärmestrahlung ausmacht. Zu diesem Zweck wird die Nutzlast des Satelliten aus einem speziellen Interferometer bestehen, das am OHB-Standort im bayerischen Oberpfaffenhofen bei München gefertigt werden wird. Es ist das erste Mal, dass ein derartiges Instrument als Hauptnutzlast auf einem Satelliten eingesetzt wird und die Wissenschaft hofft darauf, mit den Daten ein weiteres Teil des Klimapuzzles zu erhalten.

„Airbus freut sich auf die Zusammenarbeit mit OHB bei der Durchführung dieser wichtigen ESA-Erdbeobachtungsmission, bei der zum ersten Mal das gesamte Spektrum der Infrarotstrahlung der Erde gemessen werden soll“, sagt Justin Byrne, Leiter des Bereichs Erdbeobachtung und Wissenschaft bei Airbus Defence and Space UK.

„Wir freuen uns sehr über den offiziellen Start des Projekts“, erklärt Eva Semmler, Projektmanagerin für das FORUM-Instrument bei OHB. „Die für FORUM notwendigen Technologien sind neu und sehr anspruchsvoll und entsprechend intensiv war die Vorbereitungsphase für diese Mission. Wir sind hochmotiviert, das Instrumentendesign nun gemeinsam mit unseren Partnern in echte Hardware umzusetzen und dabei dem für ein Raumfahrtprojekt sehr ambitionierten Zeitplan gerecht zu werden.“

Der Start des Satelliten ist derzeit für 2027 geplant.

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• OHB-System

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Quelle: Airbus Defence and Space 28. Juni 2022.

Stevenage, 28. Juni 2022 – Airbus hat einen Auftrag im Wert von 160 Millionen Euro für den Satelliten FORUM von der Europäischen Weltraumorganisation ESA erhalten. Er soll die von der Erde ins All abgestrahlte Wärme messen. FORUM, die Abkürzung für Far-infrared Outgoing Radiation Understanding and Monitoring, wird der erste Satellit sein, der die Erde im fernen Infrarotbereich des Spektrums beobachtet und einzigartige Messungen der von der Erde abgestrahlten Energie liefert, um das Verständnis des Systems „Klima“ zu verbessern.

Die Messungen des FORUM-Spektrometers werden es den Wissenschaftlern ermöglichen, ein hochauflösendes Gesamtbild des Treibhauseffekts der Erde sowie der Eigenschaften von Eiswolken und Wasserdampf in der Atmosphäre zu erhalten. Airbus ist der Hauptauftragnehmer, OHB liefert das Instrument.

Jean-Marc Nasr, Leiter von Airbus Space Systems, sagte: „Diese wichtige Erdbeobachtungsmission zur erstmaligen Messung der Infrarotstrahlung der Erde wird Wissenschaftlern und Klimaforschern die Daten liefern, die sie zur Verbesserung ihrer Prognosen zur globalen Erwärmung benötigen.

Sie baut auf der Erfahrung von Airbus bei der Entwicklung und Herstellung kosteneffizienter kleiner Erdbeobachtungsmissionen wie Sentinel-5P auf und ist die sechste von Airbus vorbereitete Earth Explorer-Mission für die ESA.“

Wissenschaftsminister George Freeman sagte: „Diese wichtige neue Mission zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit von Klimaprognosen blickt mit neuen Augen auf unseren Planeten und ist ein weiteres Beispiel für das britische Know-how in der Raumfahrttechnik. Wissenschaftler des Imperial College London haben die ESA bei der Festlegung der wissenschaftlichen Ziele von FORUM entscheidend unterstützt. Der Satellit soll von Airbus in Stevenage gebaut werden. Dies ist ein bedeutender Industrieauftrag, der die Stärken des Vereinigten Königreichs in den Bereichen Erdbeobachtung und Satellitenbau sowie unsere weltweite Führungsrolle bei der Bekämpfung des Klimawandels unter Beweis stellt.“

Simonetta Cheli, ESA-Direktorin für Erdbeobachtungsprogramme, sagte: „Wir freuen uns sehr, den Industrieauftrag für FORUM an Airbus in Großbritannien als Hauptauftragnehmer zu vergeben, während OHB in Deutschland für das Instrument verantwortlich ist. FORUM ergänzt unsere äußerst erfolgreiche Familie von Earth Explorer-Missionen und wird durch die Gewinnung neuartiger Informationen einen großen Nutzen für die Klimawissenschaft bringen.“

Airbus in Stevenage wird die Entwicklung des Satelliten führen, während Airbus in Deutschland für die Signalerkennung des Instruments verantwortlich ist und Airbus in Frankreich Unterstützung bei der Plattform geben wird.

Der Einsatz von in der Umlaufbahn bewährter Technologie wird das Risiko und die Kosten des Programms erheblich verringern. Die Avionik für die Mission wurde bereits für früheren Missionen entwickelt, validiert und geflogen, was Einsparungen bei der Verifikation, der Softwareentwicklung und bei den operativen Abläufen ermöglichen wird.

Das Hauptinstrument auf FORUM wird ein Fourier-Transform-Spektrometer sein, das im fernen Infrarot arbeitet. Die einfallende kurzwellige Strahlung der Sonne wird an der Erdoberfläche absorbiert und durch die Atmosphäre mit längeren Infrarot-Wellenlängen ins All zurückgestrahlt. FORUM wird die Signatur dieser ausgehenden Strahlung messen, woraus sich wichtige Erkenntnisse über Wasserdampf, Eiswolken, Schnee und Eis auf der Erdoberfläche, Kohlendioxid und andere Treibhausgase ableiten lassen. Der Satellit wird auch mit einem Wärmebildgerät zur Validierung von Bodenmessungen ausgestattet sein.

Der FORUM-Satellit wird „in einer lockeren Formation“ vor dem MetOp-SG A1-Satelliten fliegen, um synergetische Beobachtungen mit dem Infrarot-Interferometer von MetOp-SG A1 durchzuführen. Die Nutzung der MetOp-Daten bei kürzeren Infrarot-Wellenlängen wird die wissenschaftlichen Ergebnisse von FORUM ergänzen und weiter verbessern.

Die Beschaffung bei kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) wird ein Schlüsselelement der FORUM-Mission sein, um die Raumfahrt-Lieferkette in den ESA-Mitgliedstaaten weiter zu verbessern. Der 883 Kilogramm schwere FORUM-Satellit wird sich in einer polaren Umlaufbahn in 830 Kilometern Höhe befinden und soll 2027 mit einer Vega-C-Trägerrakete von Kourou in Französisch-Guayana gestartet werden. FORUM wird die 9. Earth Explorer Mission des „Future EO“-Programms der ESA sein.

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• Airbus Defence and Space

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Quelle: ESA.

24. September 2019 – FORUM wird die von der Erde in den Weltraum abgegebene ferne Infrarotstrahlung aufzeichnen und so über die Bereiche des bislang gemessenen Infrarotspektrums hinaus gehen. Mit den Messungen wird eine bessere Beurteilung des Strahlungshaushalts der Erde möglich sein – dem Gleichgewicht zwischen der einfallenden Strahlung, die hauptsächlich von der Sonne mit kurzen Wellenlängen einfällt, und der ausgehenden Strahlung, die eine Kombination aus reflektierter Sonnenstrahlung und der Strahlung des Erdsystems ist, und meist in größerer Wellenlänge abgegeben wird. Durch menschliche Aktivitäten haben sich die Atmosphäre und das Verhalten der wärmeerhaltenden Elemente verändert.

Über die Hälfte der abgegebenen Langwellen-Energie liegt im fernen Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums, das erstmals mit FORUM gemessen wird. So erhält man ein präzises Bild davon, was in den verschiedenen Höhenlagen der Atmosphäre passiert und kann atmosphärische Komponenten genauer verfolgen, insbesondere Wasserdampf- und Eiswolken.

Josef Aschbacher, ESA-Direktor für Erdbeobachtungsprogramme, sagte: „FORUM wird erstmals den fernen infraroten Teil des elektromagnetischen Spektrums aus dem Weltraum messen, um die Energiebilanz unseres Planeten besser verstehen zu können und damit der Klimawissenschaft große Vorteile bringen. Das bessere Verständnis der komplexen Zusammenhänge unseres Klimasystems und das Füllen unserer Wissenslücken ist von entscheidender Bedeutung, denn die Folgen des Klimawandels sind weitreichend und betreffen alle Aspekte der Gesellschaft und der Naturwelt.“

Das Missionskonzept wird nun verfeinert und auf einen Start im Jahr 2026 ausgerichtet.

FORUM ist die neunte Earth Explorer-Mission der ESA. Die Satellitenreihe nutzt innovative Messtechniken, um neue Erkenntnisse über verschiedene Aspekte des Erdsystems und die Wechselwirkungen, die das Gesamtsystem verbinden, zu gewinnen. Sie wurden entwickelt und gebaut, um die von der wissenschaftlichen Gemeinschaft identifizierten Wissenslücken zu schließen und die Wissenschaftler im Zentrum des Auswahl- und Entwicklungsprozesses zu halten.

FORUM und sein Mitbewerber, das Konzept des Sea-surface Kinematics Multiscale Monitoring (SKIM), wurden im Juli auf dem Anwenderkonsultationstreffen in Cambridge, Großbritannien, ausführlich vorgestellt und mit der wissenschaftlichen Gemeinschaft diskutiert. Obwohl beide Missionen einen hervorragenden Wert für die Wissenschaft darstellen würden, empfahl der Beratende Ausschuss für Erdbeobachtung der ESA, dass FORUM aufgrund der erwarteten Auswirkungen auf die Klimamodelle durchgeführt werden sollte, da die Klimavorhersage ein großes globales Anliegen ist.

EE-9 Report ESA-EOPSM-FORM-RP-3549 vom 21. Juni 2019 (.pdf in Englisch)ESA Earth Explorer 9 Candidate Mission FORUM – Report for Mission Selection

Über die ESA
Die Europäische Weltraumorganisation (ESA), Europas Tor zum Weltraum, ist eine 1975 gegründete zwischenstaatliche Organisation, deren Aufgabe darin besteht, europäische Raumfahrtkapazitäten zu entwickeln und sicherzustellen, dass die Investitionen in die Raumfahrt den Bürgern in Europa und anderswo zugutekommen.

Die ESA hat 22 Mitgliedstaaten: Belgien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Italien, Luxemburg, die Niederlande, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, die Schweiz, Spanien, die Tschechische Republik, Ungarn und das Vereinigte Königreich. Slowenien ist assoziiertes Mitglied. Außerdem arbeitet die ESA förmlich mit sechs EU-Mitgliedstaaten zusammen. Im Rahmen eines Kooperationsabkommens nimmt auch Kanada an bestimmten ESA-Programmen teil.

Dank der Koordinierung der Finanzressourcen und Kompetenzen ihrer Mitgliedstaaten kann die ESA Programme und Tätigkeiten durchführen, die weit über die Möglichkeiten eines einzelnen europäischen Landes hinausgehen. Des Weiteren arbeitet sie eng mit der EU bei der Verwirklichung der Programme Galileo und Copernicus und mit EUMETSAT bei der Entwicklung von Meteorologiemissionen zusammen.

Die ESA entwickelt Raumfahrzeugträger, Satelliten und Bodenanlagen, um sicherzustellen, dass Europa bei Raumfahrtvorhaben weltweit an der Spitze bleibt.

Sie entwickelt und startet Erdbeobachtungs-, Navigations-, Telekommunikations- und Astronomiesatelliten, schickt Raumsonden in entlegene Regionen des Sonnensystems und beteiligt sich an der bemannten Exploration des Weltraums. Außerdem führt sie ein umfangreiches Anwendungsprogramm zur Entwicklung von Erdbeobachtungs-, Navigations- und Telekommunikationsdiensten durch.

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• Klimawandel

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