Am Freitag dieser Woche sind zwei Forschungssatelliten zur Beobachtung der Erdatmosphäre erfolgreich mit einer Delta II-Trägerrakete gestartet worden.
Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: NASA. Vertont von Guido Schumann.
Um 12:02 Uhr (MESZ) hob die Rakete mit den beiden Satelliten an Bord von der Vandenberg Air Force Base in Kalifornien ab. Der ursprünglich für den 21. April geplante Start musste dreimal wegen schlechter Wetterbedingungen beziehungsweise technischer Probleme verschoben werden. Ziel der beiden künstlichen Erdtrabanten war jeweils ein polarer Orbit in rund 705 Kilometer Höhe, von dem aus die Erdatmosphäre nach Beendigung der Kommissionierungsphase permanent in Augenschein genommen wird. Gut eine Stunde nach dem Start trennte sich der erste der beiden Satelliten namens Calipso von der Raketenoberstufe, 35 Minuten später gefolgt von CloudSat. Kurze Zeit später konnte die Bodenkontrolle einen Funkkontakt zu beiden Satelliten herstellen. Den ersten zur Erde übermittelten Telemetriedaten zufolge haben beide Flugkörper den Start gut überstanden. Während der nächsten sechs Wochen steht die Überprüfung der Systeme und wissenschaftlichen Instrumente – die so genannte “Kommissionierungsphase” – sowie die Einnahme ihrer endgültigen Umlaufbahnen auf dem Programm.
Letzendlich sollen Calipso und CloudSat Teil des “A-Train” werden: Damit wird eine Konstellation aus sechs amerikanisch-französischen Erdbeobachtungssatelliten bezeichnet, die dicht hintereinander auf einer gemeinsamen Umlaufbahn die Erde umkreisen. Die beiden heute gestarteten Satelliten werden dabei extrem nahe beieinander um die Erde kreisen: Gerade einmal 15 Sekunden Flugzeit sollen die Satelliten nach Erreichen ihrer endgültigen Umlaufbahn voneinander trennen! Diese enorm dichte Folge mehrerer Satelliten stellt zwar einerseits eine echte Herausforderung für die Satellitenkontrollstationen am Boden dar, zumal die sechs Satelliten keineswegs von einem gemeinsamen Kontrollzentrum aus gesteuert werden. Andererseits jedoch ermöglicht der Formationsflug die fast zeitgleiche Untersuchung der überflogenen Areale mit einer Vielzahl unterschiedlich spezialisierter Beobachtungsinstrumente, wie es sonst nur wissenschaftliche Großsatelliten wie der europäische ENVISAT vermögen. Mit dem Satellitenstart in dieser Woche sind fünf der sechs “A-Train-Satelliten” nun bereits im Orbit: die amerikanischen Satelliten Aqua, Aura, CloudSat, der amerikanisch-französische Calipso sowie der französische Forschungssatellit PARASOL.
Ein Blick in die Wolken
Der amerikanische CloudSat ist mit genau einem wissenschaftlichen Beobachtungsinstrument ausgerüstet: dem “Cloud Profiling Radar” (CPR). Mit diesem gemeinsam von der NASA und der kanadischen Raumfahrtagentur entwickelten Radar soll der Satellit erstmals dreidimensionale Daten über das Innere von Wolken liefern – bisherige Erdbeobachtungs- und Wettersatelliten haben im Wesentlichen nur die “Oberkante” der Wolken sehen können. Deborah Vane, stellvertretende wissenschaftliche Leiterin der Mission, beschreibt die Leistungsfähigkeit des Radars so: “Das ist das erste Mal, dass wir vom Weltall aus sehen werden, wie Schnee fällt.” Diese neuartige Einsicht in das Innenleben der Wolken erreicht CPR, indem es Radarwellen mit einer Frequenz von 94 GHz abstrahlt und die von den Wolkenschichten reflektierten elektromagnetischen Wellen wieder auffängt.
CloudSat soll erstmals Aussagen über die vertikale Struktur von Wolken liefern können. Mit Hilfe des Radars an Bord von CloudSat wird die Menge an Regen und Eis im Inneren der Wolken abschätzbar, und auch die für das globale Klima wichtige Frage, ob Wolken insgesamt zur Aufheizung oder Abkühlung der Erdatmosphäre beitragen, soll durch die Daten des Radarinstruments besser beantwortet werden können.
Den Spurenelementen auf der Spur
In Ergänzung zu den Messungen von CloudSat ist der Satellit Calipso mit einer Instrumentierung bestückt, die vor allem den Aerosolgehalt der Atmosphäre in verschiedenen Höhen messen soll. Zu diesem Zweck befindet sich ein so genanntes “Lidar”-System an Bord, das Laserstrahlen senkrecht nach unten in die Atmosphäre schiesst und mit Hilfe eines einen Meter durchmessenden Spiegels die von den in der Luft befindlichen Schwebeteilchen reflektierte Laserstrahlung wieder auffängt und analysiert. Darüber hinaus wird Calipso mit diesem und zwei weiteren Messinstrumenten die Messungen von CloudSat ergänzen, um so möglichst detaillierte Informationen über die Dicke, Höhe und Schichtung von Wolken zu erfahren.
Die Mission der beiden Satelliten ist für zunächst 22 Monate finanziert. Bei einem erfolgreichen Verlauf ist allerdings davon auszugehen, dass die Missionsdauer verlängert wird; die technische Mindestlebensdauer der Satelliten zumindest lässt eine Missionsdauer von 36 Monaten und darüber hinaus realistisch erscheinen. Gemeinsam mit den anderen Satelliten des “A-Train” werden CloudSat und Calipso unser Wissen über die Auswirkungen der Wolken und Aerosole auf unser globales Klima deutlich erweitern.