Neue Augen im All: Gestern Abend sind die beiden Satelliten der Mission GRACE-FO von Kalifornien aus in den Erdorbit gestartet. Sie werden ab diesem Sommer das Schwerefeld der Erde noch genauer als bisher vermessen. Sie liefern damit Daten zur Gletscherschmelze, zu Veränderungen der Grundwasservorräte, aber auch zur Atmosphäre und den Meeresströmungen. Mit an Bord ist ein neues Laserinterferometer, dass den Abstand beider Satelliten extrem präzise vermessen kann.
Schon die Vorgänger-Mission GRACE lieferte ganz neue Einblicke in die großräumigen, aber subtilen Veränderungen auf unserem Planeten. Als eine der wenigen Erdbeobachtungsmissionen basieren die Daten dieser Mission nicht auf elektromagnetischer Strahlung, sondern auf der Vermessung des Schwerefelds der Erde. Nachdem GRACE im Herbst 2017 beendet wurde, übernehmen nun die beiden neuen Zwillingssatelliten von GRACE-FO diese Aufgabe.
Abstand verrät Gravitationsschwankungen
Am 22. Mai 2018 um 21:47 Uhr unserer Zeit startete das Satelliten-Duo GRACE Follow-On auf einer Falcon-9-Rakete von der Air-Force-Basis Vandenberg in Kalifornien. Die Trägerrakete setzte die beiden Satelliten in einer polaren Erdumlaufbahn in Höhe von 450 Kilometern aus. In dieser fliegen die beiden Satelliten in 220 Kilometer Entfernung hintereinander her. Weil sich die Erde bei jeder 90-minütigne Umrundung unter den Satelliten weiterdreht, tasten sie nach und nach die gesamte Erdoberfläche ab.
Das Prinzip dahinter: Die Zwillingssatelliten überwachen ihren Abstand zueinander und ihre Geschwindigkeit ständig mithilfe von Mikrowellen und einem Laserinterferometer. Beides wird beim Überflug über sehr massereiche oder aber masseärmere Bereiche der Erde verändert, weil diese das Erdschwerefeld beeinflussen. So üben die Alpen beispielsweise eine höhere Anziehungskraft aus als die norddeutsche Tiefebene. Über ihren relativen Abstand können die Satelliten diese winzigen Veränderungen der lokalen Gravitation und ihre Veränderungen messen.
Daten zu Eis, Wasser und Atmosphäre
„Primäres Missionsziel ist die Erstellung globaler monatlicher Schwerefeldkarten. Mit Hilfe dieser Daten können verschiedene Veränderungen im System Erde rekonstruiert werden“, erläutert der leitende Wissenschaftler der Mission, Frank Flechtner vom GFZ. Anhand dieser Daten lässt sich unter anderem ermitteln, wie groß der Anteil der schmelzenden Gletscher an den steigenden Pegeln ist. Aber auch den Füllstand der großen Grundwasserreservoire der Erde oder den Verlauf der Meeresströmungen können die Satelliten aus dem All ermitteln.
Mithilfe der sogenannten GPS-Radiookkultation liefert die Mission auch Daten zur Atmosphäre. Weil Funksignale von GPS-Satelliten auf ihrem Weg zu den GRACE-FO-Satelliten je nach Atmosphärenzustand verschieden stark gebrochen werde, erlaubt dies Rückschlüsse auf Dichte, Feuchtigkeit und andere Parameter. Diese Informationen werden an verschiedene internationale Wetterzentren geliefert, um deren tägliche Vorhersagen zu verbessern.
Nach dem erfolgreichen Start werden die beiden Satelliten nun schrittweise in Betrieb genommen. Für den Sommer rechnen die beteiligten Forscherinnen und Forscher mit die ersten wissenschaftlichen Daten. „Die geplante Missionsdauer von GRACE Follow-On beträgt fünf Jahre. Wir hoffen aber, dass GRACE Follow-On wie der auf fünf Jahre ausgelegte Vorgänger GRACE deutlich länger – nämlich 15 Jahre – funktioniert“, sagt Gerhard Heinzel vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik.
(Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, 23.05.2018 – NPO)
