Quelle: Universität Stuttgart 21. Februar 2024.

21. Februar 2024 – Die Zusammensetzung von Asteroiden und insbesondere ihr Wassergehalt kann uns viel darüber verraten, wie unsere Erde an diesen für die Entstehung von Leben sehr wichtigen Stoff gelangte. Archivdaten von SOFIA, dem Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie, das bis September 2022 von der deutschen und der amerikanischen Raumfahrtagentur (DLR und NASA) betrieben wurde, liefern nun zum ersten Mal den Nachweis von Wassermolekülen auf der Oberfläche von Asteroiden. Hierzu hat ein Team um Anicia Arredondo vom Southwest Research Institute in Texas im Jahr 2022 vier Asteroiden mit dem FORCAST-Instrument an Bord von SOFIA beobachtet. Auf zwei von ihnen, den Asteroiden Iris und Massalia, konnten die Forschenden Spektralsignaturen im mittleren Infrarotbereich detektieren, die eindeutig auf molekulares Wasser hinweisen.

Das Deutsche SOFIA Institut (DSI) der Universität Stuttgart koordiniert die SOFIA-Aktivitäten auf deutscher Seite.

Die Zusammensetzung von Asteroiden hängt davon ab, wo sie im Sonnensystem entstanden sind. Wasserfreie, trockene Silikat-Asteroiden bilden sich in der Nähe der Sonne, während eisiges Material weiter draußen zu finden ist. Die Lage und Zusammensetzung von Asteroiden gibt also Aufschluss darüber, wie sich verschiedene Elemente und Rohstoffe im jungen Sonnensystem verteilt haben. Dem Vorhandensein von Wasser kommt dabei eine besondere Rolle zu, da es die Grundlage für alles Leben auf der Erde – und möglicherweise auch auf anderen Planeten – ist.

Das Team um Anicia Arredondo hat sich bei seiner Untersuchung auf den Erfolg des Teams gestützt, das zuvor mit SOFIA molekulares Wasser auf der sonnenbeschienenen Seite des Mondes gefunden hat. „Wir dachten, wir könnten SOFIA nutzen, um diese Spektralsignatur auch auf anderen Körpern zu finden“, erläutert Anicia Arredondo, Erstautorin der Studie, die am 12. Februar 2024 im Planetary Science Journal veröffentlicht wurde.

Die Helligkeiten von zwei weiteren Asteroiden, Parthenope und Melpomene, waren zu schwach, um aufgrund der vorhandenen Daten eine endgültige Schlussfolgerung zu ziehen. Jetzt plant das Team die Beobachtungen weiterer Objekte mit dem James Webb Space Telescope (JWST), um die Verteilung von Wasser in unserem Sonnensystem noch besser zu verstehen. „Diese Studie ist ein schönes Beispiel für das große Potential, welches noch in den SOFIA Daten schlummert.“, meint Bernhard Schulz, SOFIA Science Mission Deputy Direktor der Universität Stuttgart. Um dieses voll zu nutzen, plant die Universität Stuttgart die Einrichtung eines SOFIA-Datenzentrums. „Das ist vor allem im Hinblick auf die ferninfraroten Daten wichtig, die aus einem Wellenlängenbereich kommen, für die es derzeit kein Observatorium gibt und zu dem auch das JWST keinen Zugang hat“, so Bernhard Schulz.

Über SOFIA:
SOFIA, das Stratosphären Observatorium Für Infrarot Astronomie, ist ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR; Förderkennzeichen 50OK0901, 50OK1301, 50OK1701 und 50OK2002) und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wird auf Veranlassung des DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages und mit Mitteln des Landes Baden-Württemberg und der Universität Stuttgart durchgeführt. Die SOFIA-Aktivitäten werden auf deutscher Seite von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR koordiniert und vom Deutschen SOFIA Institut (DSI) der Universität Stuttgart durchgeführt, auf amerikanischer Seite von der NASA und der Universities Space Research Association (USRA). Die Entwicklung der deutschen Instrumente wurde finanziert mit Mitteln der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des DLR.

Originalveröffentlichung:

• Detection of Molecular H₂O on Nominally Anhydrous Asteroids, The Planetary Science Journal, Vol. 5, Nr. 2, 12. Februar, 2024, A. Arredondo et al.; DOI: 3847/PSJ/ad18b8

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• Stratosphären-Observatorium SOFIA

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Quelle: Inmarsat (27. Oktober 2022) via Business Wire (28. Oktober 2022).

London –(BUSINESS WIRE)– Durch Satellitentechnologien werden bereits jetzt die CO₂-Emissionen um 1,5 Milliarden Tonnen (bzw. 1,5 Gigatonnen) pro Jahr gesenkt, so eine von Inmarsat in Auftrag gegebene unabhängige Studie von führenden Beratern des Sustainable Business Studio von Globant. Dies entspricht fast einem Drittel der gesamten CO₂-Emissionen der USA im Jahr 2021^[1][2] oder Emissionen von 50 Millionen Autos über ihre Lebenszeit^[3].

Der Bericht konzentriert sich auf drei Industriesektoren beim Aufzeigen der Möglichkeiten der Raumfahrttechnologien im Wettlauf zu Netto-Null: 1) Verkehr und Logistik, 2) Landwirtschaft, Forstwirtschaft und andere Landnutzung und 3) Energiesysteme. Zusammen sind sie für ca. 60 % der globalen Emissionen verantwortlich^[4].

Würden die Satellitentechnologien überall von diesen Branchen eingesetzt, könnten die derzeitigen Satellitentechnologie-bedingten CO₂-Einsparungen bis auf 5,5 Mrd. Tonnen pro Jahr fast vervierfacht werden, und das bei alleiniger Nutzung der bereits vorhandenen Technologien, so das Ergebnis der Analyse von Globant.

Dies entspricht einem Sechstel der gesamten CO₂-Emissionen, die derzeit als erforderlich eingeschätzt werden, um den globalen Temperaturanstieg bis 2030 unter 1,5°C zu halten – oder ein Drittel der Menge, die erforderlich ist, um den Temperaturanstieg unter 2°C zu halten^[5] – Diese Erkenntnisse verdeutlichen die positiven Auswirkungen, die Raumfahrttechnologien auf die größte einzelne Herausforderung, denen die Welt gegenübersteht, haben könnten.

Die auf der Studie aufbauenden Berechnungen von Globant legen nahe, dass der Welt, indem die Vorteile der Dekarbonisierungsmöglichkeiten der Satellitentechnologie nicht genutzt werden, aktuell bis zu 4 Milliarden Tonnen potenzieller und sofortiger CO₂-Einsparungen ^[6] entgehen. Diese Technologien ermöglichen Einsparungen beim Kraftstoffverbrauch und eine bessere Streckenführung im Verkehrssektor, eine Verringerung des Energieverbrauchs und eine Optimierung im Energiebereich und sogar Brandverhütung in der Forstwirtschaft, um nur einige zu nennen.

Rajeev Suri, CEO von Inmarsat, kommentierte: „Maßnahmen zur Dekarbonisierung stellen eine globale Priorität dar und die Raumfahrttechnologien sind eine bedeutende Quelle der Hoffnung in Hinblick auf die Bewältigung dieser Herausforderung. Unser Bericht, den wir bei Globant in Auftrag gegeben haben, unterstreicht, wie die Raumfahrt heute schon erhebliche Einsparungen bei den CO₂-Emissionen ermöglichen kann, die künftig noch zunehmen werden – und damit einen direkten Beitrag im Kampf gegen den Klimawandel leistet.

„In Kürze treffen sich die Staats- und Regierungschefs der Welt zur COP27, und wir bieten ihnen die Gelegenheit, die Rolle der Satellitentechnologien im Rahmen ihrer Dekarbonisierungsstrategien zu prüfen. Auch regen wir sie zu einer engen Zusammenarbeit mit unserer Branche an, um die von uns benötigten Daten effektiver zu erfassen und einen wirksamen Beitrag zur Entschärfung des Temperaturanstiegs der Erde zu leisten. Im Rahmen der COP27 und darüber hinaus freuen wir uns auf die Zusammenarbeit mit der Welt und mit Branchenführern, um diese Chance zu ergreifen und einen echten, dauerhaften Wandel für unseren Planeten zu erwirken.”

Kürzlich im Auftrag von Inmarsat durchgeführte Verbraucherstudien im Rahmen der Initiative „What on Earth is the value of space?“ ergab, dass 4 von 10 Personen der Ansicht sind, dass der Weltraum zur Lösung des Klimawandels beitragen kann.^[7] Die Ergebnisse der zweiten Studie im Rahmen der Initiative sollten für diese große Minderheit besonders ermutigend sein.

Gleichwohl ist die Satellitentechnologie keineswegs die einzige Lösung für den Klimawandel. Mit Hochdruck muss die entscheidende Arbeit an alternativen Energiequellen, neuen Energiespeichertechnologien und anderen Gegenmaßnahmen weitergeführt werden. Andererseits können die mit bestehenden Raumfahrttechnologien möglichen Einsparungen einen sofortigen Effekt erzielen – und damit möglicherweise mehr Zeit zur Entwicklung und Einführung dieser zusätzlichen Maßnahmen gewonnen werden.

Mit Blick auf die Zukunft fand der Bericht von Globant außerdem, dass 8,8 Mrd. Tonnen CO₂-Emissionen – das entspricht fast einem Viertel (23 %) der weltweiten Emissionen im Jahr 2021^[8] oder den Pro-Kopf-Emissionen von 1,8 Milliarden Menschen^[9] – eingespart werden könnten, wenn die Fülle neuer weltraumgestützter Technologien, die gerade oder demnächst entstehen, in den kommenden Jahren auf breiter Front eingeführt werden. Dazu gehören:

• In der Schifffahrt könnten autonome Schiffe 400 Millionen Tonnen durch Senkung des Treibstoffverbrauchs einsparen.
• Im Energiebereich wären es Einsparungen durch KI-gesteuerte Energieoptimierung für die Energiewende von 1,3 Mrd. Tonnen CO₂
• In der Luftfahrt könnte die Iris-Technologie der ESA 100 Millionen Tonnen CO₂ einsparen, wenn sie in der gesamten Luftfahrtindustrie eingeführt wird – und das erste Flugzeug soll Anfang 2023 in der Luft sein

Martin Umaran, Mitgründer und Chairman des Bereichs EMEA bei Globant, kommentierte: „Als digital ausgerichtetes Unternehmen sind wir ständig bestrebt, die Rolle zu verstehen und zu würdigen, die disruptive Technologien bei übergeordneten Themen für das Allgemeinwohl spielen, wie beispielsweise Nachhaltigkeit und der Wettlauf zu Netto-Null. Deshalb ist diese gemeinsame Anstrengung mit Inmarsat für uns spannend und auch wirkungsvoll. Wir bei Globant sind Vorreiter in Sachen Nachhaltigkeit mit Hilfe von Technologie und daher bietet die Synergie mit der Satellitenkommunikationstechnologie ein beispielloses Stück Dekarbonisierung mit Vordenkerqualität.”

Über Inmarsat
Inmarsat liefert weltweit führende, innovative, fortschrittliche und außerordentlich zuverlässige globale mobile Kommunikation – in der Luft, zu Wasser und an Land – die eine neue Generation von kommerziellen, staatlichen und missionskritischen Diensten ermöglicht, darunter die Digitalisierung der Schifffahrt und der Luftfahrt.

Verweise
[1] ONS
[2] https://www.statista.com/statistics/183943/us-carbon-dioxide-emissions-from-1999/
[3] Rund 66.000 lbs CO₂ [werden] von einem Auto mit Verbrennungsmotor emittiert (bei 93.000 gefahrenen Meilen)
[4] In die Untersuchung einbezogen: Verkehr (15 % der globalen Emissionen), Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Landnutzung (22 %), Strom und Wärme (23%)
[5] „Die Emissionslücke im Jahr 2030 … wird auf 12-15 Gt CO₂ geschätzt, um die globale Erwärmung auf unter 2°C zu begrenzen, und auf 29-32 Gt CO₂e, um 1,5°C zu erreichen.”
[6] Die Differenz zwischen 1,5 Milliarden Tonnen an bestehenden Einsparungen und den prognostizierten 5,5 Milliarden Tonnen Einsparungen durch die vollständige Einführung von Satellitentechnologien
[7] https://www.inmarsat.com/en/news/latest-news/corporate/2022/people-unaware-concerned-space-landmark-report.html
[8] „Im Jahr 2021 beliefen sich die weltweiten CO₂-Emissionen … auf 37,9 Gt CO₂”
[9] https://www.statista.com/statistics/268753/co2-emissions-per-capita-worldwide-since-1990/

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• Inmarsat

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Quelle: ESA.

Die Überwachung der Kryosphäre ist unerlässlich, um Klimavariabilität und -veränderungen vollständig zu bewerten, vorherzusagen und sich an sie anzupassen. Angesichts der Bedeutung dieses fragilen Umweltbestandteils unserer Erde, hat die ESA heute zusammen mit Airbus Defence and Space und Thales Alenia Space einen Vertrag zur Entwicklung der Copernicus-Mission CRISTAL unterzeichnet, was für Copernicus Polar Ice and Snow Topography Altimeter steht.

Die CRISTAL-Mission, deren Start für 2027 geplant ist, wird erstmals im Rahmen einer Polarmission einen Zweifrequenz-Radarhöhenmesser und ein Mikrowellen-Radiometer mitführen, mit denen sich die Meereisdicke, die darüber liegende Schneehöhe und die Höhe der Eisdecke messen und überwachen lassen können.

Diese Daten werden die maritimen Aktivitäten in den Polarmeerregionen maßgeblich unterstützen und zu einem besseren Verständnis der Klimaprozesse beitragen. CRISTAL wird zudem Anwendungen im Zusammenhang mit Küsten- und Binnengewässern bestärken und Beobachtungen der Ozeantopografie liefern.

Die Mission wird langfristig die Kontinuität der Aufzeichnungen über Eishöhen und die topografischen Veränderungen sicherstellen und damit an frühere ESA-Missionen wie zum Beispiel den Earth Explorer CryoSat anknüpfen.

Mit einem abgeschlossenen Vertrag im Wert von 300 Millionen Euro wurde Airbus Defence and Space für die Entwicklung und den Bau der neuen CRISTAL-Mission beauftragt, während Thales Alenia Space als Hauptauftragnehmer für die Entwicklung des interferometrischen Radarhöhenmessers für Eis und Schnee (IRIS) verantwortlich sein wird.

Der ESA-Direktor für Erdbeobachtungsprogramme, Josef Aschbacher, dazu: „Ich freue mich sehr über die Vertragsunterzeichnung, damit wir die Entwicklung dieser entscheidenden Mission fortsetzen können. Sie wird bei der Überwachung von Klimaindikatoren einschließlich der Veränderung des arktischen Meereises und des Abschmelzens von Eisschild und Eiskappe von entscheidender Bedeutung sein“.

Nach der Copernicus-Mission zur Überwachung des Kohlenstoffdioxidausstoßes (CO2M) Ende Juli ist dies der zweite Vertrag der sechs neuen hochprioritären Kandidaten-Missionen Europas, der unterzeichnet wird. CRISTAL ist Teil der geplanten Erweiterung des Copernicus-Weltraumprogramms der ESA in Partnerschaft mit der Europäischen Kommission.

Das europäische Flaggschiffprogramm Copernicus stellt Erdbeobachtungs- und In-situ-Daten sowie eine breite Palette von Diensten bereit – beispielsweise für die Beobachtung und den Schutz der Umwelt, für die Klimaüberwachung, aber auch für die Bewertung von Naturkatastrophen, um so insgesamt die Lebensqualität der europäischen Bürgerinnen und Bürger zu verbessern.

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• Copernicus (früher GMES)

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Ein Beitrag von Michael Clormann. Quelle: NASA, Raumcon. Vertont von Peter Rittinger.

IRIS wurde von der NASA in Kooperation mit dem amerikanischen Unternehmen Lockheed Martin realisiert und mit Hilfe eines Pegasus-XL-Launchers der Orbital Sciences Corporation gestartet. In den frühen Morgenstunden europäischer Zeit wurde die Rakete von ihrem Trägerflugzeug knapp zwölf Kilometer über dem kalifornischen Pazifik abgeworfen und erreichte mit Zündung des eigenen Motors wenig später den vorgesehenen sonnensynchronen Orbit für ihre Nutzlast. Abgehoben hatte die Lockheed L-1011 „Stargazer“ der Orbital zu dieser Startkampagne von der Vandenberg Air Force Base an der nahegelegenen US-Westküste. Das Teleskop selbst gehört zum Small Explorer Programm (SMEX) der NASA, dessen Ziel die Durchführung preisgünstiger Wissenschaftsmissionen zur Erforschung unseres Sonnensystems und des Tiefenraums ist. Erst im Juni vergangenen Jahres war mit dem Röntgen-Teleskop NuSTAR ein weiterer SMEX-Satellit von einer Pegasus XL in die Umlaufbahn befördert worden.

Das UV-Spektrometer von IRIS soll nach seiner Inbetriebnahme, in voraussichtlich etwa zwei Monaten, nach der technischen Überprüfung und Kalibrierung seiner Komponenten, als Ergänzung zu den bestehenden Weltraumteleskopen Solar Dynamics Observatory (SDO) und Hinode der USA und Japans fungieren. Von ihnen hebt sich das neue Teleskop vor allem durch den eng fokussierten Beobachtungsausschnitt seines Primärinstruments ab. Während etwa das SDO die solare Aktivität makroskopisch erfasst, wird IRIS Phänomene von nur rund 250 Kilometern Durchmesser in der Atmosphäre unseres Zentralgestirns auflösen können. Auch der Untersuchungsgegenstand unterscheidet sich: während andere Sonnenbeobachtungs-Missionen vor allem deren Oberfläche oder die äußere Korona ins Visier nehmen, ist IRIS auf die dazwischen liegende Chromosphäre, Quelle der solaren UV-Strahlung, und die sogenannte Übergangsregion zur Korona spezialisiert.

In diesen mittleren Schichten der Sonnenatmosphäre, so glauben Forscher, liegt der Schlüssel zum Verständnis der zentralen Vorgänge beim Transfer von Energie und Plasma von der Sternoberfläche nach außen. Die Chromosphäre ist dabei, im Vergleich zur Korona, noch relativ dicht, energiereich und beherbergt aller Wahrscheinlichkeit nach die maßgeblichen thermischen und magnetischen Prozesse für die Entstehung des Sonnenwindes und koronaler Massenauswürfe. Ihre Auswirkungen spüren wir von Zeit zu Zeit noch auf der Erde, etwa in Form von Wettereinflüssen oder der Gefährdung von empfindlichen elektronischen Instrumenten wie Satelliten im Erdorbit. IRIS wird nun in der Lage sein, eng begrenzte Ausschnitte der Chromosphäre in ihrem vollen thermischen Spektrum im Zeitverlauf zu beobachten und daraus entsprechende neue Schlüsse zu erlauben.

Eine konkrete Frage, die in diesem Kontext nach Antworten verlangt, ist jene nach der extrem hohen Temperatur der Korona: während die Sonnenoberfläche nur rund 6.000 Kelvin heiß ist, steigt die Temperatur des Atmosphärenmaterials bis zu den äußeren, dünnen Schichten auf mehrere Millionen Kelvin an. Eine befriedigende Erklärung für dieses schon lange bekannte Phänomen besteht bisher nicht und könnte womöglich aus den Daten von IRIS gewonnen werden.

Bahndaten des IRIS: 669,98 km (Apogäum) X 622,96 km (Perigäum) / 97,899° (Bahnneigung)

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• IRIS auf Pegasus-XL
• NuSTAR auf Pegasus XL
• Unsere Sonne

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Intelsat, ULA.

Der siebzehnte Start einer Atlas V von der CCAFS fand innerhalb des eineinhalb Stunden breiten Startfensters statt und wurde von der United Launch Alliance (ULA) durchgeführt. Intelsat 14 mit einer Startmasse von 5.614 Kilogramm wurde von einer Atlas V in 431-Konfiguration transportiert. Das bedeutet, dass auf der Zentralstufe mit RD-180-Triebwerk von RD-AMROSS eine Centaur Oberstufe mit einem Triebwerk aufgesetzt war, seitlich an der Zentralstufe drei Feststoffbooster von Aerojet angebracht waren und die besonders lange Nutzlastverkleidung vier Meter Durchmesser hatte.

Die Feststoffbooster der Rakete mit der Seriennummer AV-024 wurden beim Abheben gezündet und brannten nach rund 93 Sekunden aus. Sie wurden aber erst vierzig Sekunden später abgeworfen, als der nachlassende dynamische Druck eine sichere Abtrennung ermöglichte. Die Zentralstufe trug Centaur und Nutzlast weiter in die Höhe. Nach etwas über 273 Sekunden Flugzeit war die Zentralstufe ausgebrannt und abgetrennt, und es war nun Aufgabe der Centaur, mit zwei Brennphasen seines RL10A-4-2-Triebwerks von Pratt & Whitney Rocketdyne die Nutzlast in den vorgesehenen Zielorbit zu bringen.

Der Satellit ist nach Informationen von Intelsat im richtigen Orbit angekommen, nachdem er sich von der Raketenoberstufe um 9:53 Uhr MEZ getrennt hatte, die Systeme des Raumfahrzeugs funktionieren wie vorgesehen. Die Orbitzirkularisierung wird Intelsat 14 mit einem eigenen Triebwerk des Typs R-4D-11 vornehmen. Für den Apogäumsmotor und die Lageregelungstriebwerke hat Intelsat 14 3.140,1 kg Treibstoffe an Bord. Der von Space Systems/Loral (SS/L) basierend auf dem 1300-er Bus gebaute Satellit soll im Geostationären Orbit bei 45 Grad West positioniert werden. Dort wird er den als PAS-1R gestarteten Intelsat 1R ablösen.

Intelsat will den neuen Satelliten verwenden, um mit seinen 40 C-Band- und 22 Ku-Band-Transpondern den amerikanischen Kontinent, Afrika und Europa mit Bild- und Datendiensten zu versorgen. Außerdem befindet sich an Bord des Satelliten ein von SS/L zusammen mit dem Netzwerkausrüster Cisco entwickelter Netzwerkrouter zur Weiterleitung von IP-basierten Datenströmen. Das IRIS genannte Gerät wird vom US-amerikanischen Verteidigungsministerium verwendet werden. IRIS steht für Internet Routing in Space. Die Lebenserwartung von Intelsat 14 soll mindestens 15 Jahre erreichen.
Intelsat 14 alias IS-14 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 36.097 bzw. als Objekt 2009-064A.

Raumcon:

• Intelsat 14 auf Atlas V-024

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