Der Wolkenbeobachtungssatellit EarthCARE startet mit mehr als zehn Jahren Verspätung

Der Wolkenbeobachtungssatellit EarthCARE startet mit mehr als zehn Jahren Verspätung
Der Wolkenbeobachtungssatellit EarthCARE startet mit mehr als zehn Jahren Verspätung
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Endlich. Der EarthCARE-Satellit soll an diesem Dienstag, dem 28. Mai, von der kalifornischen Basis Vandenberg (USA) starten, um die in der Erdatmosphäre vorhandenen Wolken zu untersuchen. Die von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) in Zusammenarbeit mit der japanischen Weltraumorganisation (JAXA) geleitete Mission wird mindestens drei Jahre dauern. „Wir sehen jeden Tag Wolken, aber wir verstehen nicht, wie genau jede Wolkenart mit der von der Sonne emittierten Strahlung interagiert.“, erklärt Kotska Wallace, EarthCARE-Missions- und optische Nutzlastmanagerin. Der 2,2 Tonnen schwere Satellit wird im Orbit 390 Kilometer über der Erde platziert und soll für die Untersuchung des Inneren dieser Tröpfchenhaufen verantwortlich sein, vom größten bis zum dünnsten.

4 Instrumente zum Zerlegen der Wolken

Cumulus, Stratus, Cirrus … Die Zusammensetzung der Wolken variiert je nach Höhe. Daher wirken sie sich unterschiedlich auf das Klima aus: Einige, wie hochgelegene Zirruswolken, die aus Eis bestehen, lassen Sonnenstrahlung durch, die die Erde erwärmt. Andere, wie Kumuluswolken, die aus Wasserdampf bestehen und sich in geringer Höhe befinden, kühlen im Gegenteil die Atmosphäre, indem sie die Sonnenstrahlung zurück in den Weltraum reflektieren. Um die Struktur der Wolken im Detail zu analysieren, wird der EarthCARE-Satellit einen vertikalen Schnitt durch die Wolken machen – eine Ansicht, die laut ESA bisher kein anderer Satellit ermöglichen würde.

Um dieses Kunststück zu erreichen, ist der Satellit mit vier Instrumenten ausgestattet. Ein von Airbus entwickeltes Lidar – Laser Imaging Detection and Ranging – soll es ermöglichen, feinste Wolken zu analysieren und Aerosole zu identifizieren. „Der Lidar sendet ultraviolette Lichtimpulse mit einer Dauer von 26 Nanosekunden aus. Anschließend können wir die Position jeder in einer Wolke vorhandenen Partikel- oder Molekülgruppe anhand der Zeit berechnen, die das Licht benötigt, um zurückzukehren.erklären Kotska Wallace. Lidar ermöglicht es auch, auf den Ursprung der Wolke zu schließen. Es erkennt beispielsweise, ob die Partikelgruppe aus Saharastaub stammt oder ob sie eine hohe Salzkonzentration aufweist und daher aus dem Ozean, einem Vulkan oder sogar aus menschlicher Verschmutzung stammt.

Lidar hingegen kann die dichtesten Wolken nicht analysieren. Die japanische Raumfahrtbehörde JAXA war für die Ausstattung des Satelliten mit einem Cloud-Profiling-Radar (CPR) verantwortlich. Dadurch wird es möglich, durch die undurchsichtigen Wolkenschichten zu schauen und deren flüssige und feste Wasserzusammensetzung zu bestimmen. Außerdem wird die Geschwindigkeit der in den Wolken enthaltenen Partikel gemessen. Ein von Thales Alenia Space geliefertes Radiometer wird die Temperatur der Wolken messen, während ein multispektraler Bildsensor Informationen über ihre Form liefern wird.

10 Jahre zu spät mit der komplexen Entwicklung von Lidar

Mittlerweile ist das Projekt mehr als zehn Jahre zu spät. Die ESA wandte sich 2008 an den Hersteller Airbus, zunächst für 263 Millionen Euro, der Start ist für 2013 geplant. „Das gesamte Projekt, einschließlich des Baus des Satelliten und des Starts, hat uns 800 Millionen Euro gekostet, was einer Kostensteigerung von 80 % gegenüber dem ursprünglichen Budget entspricht.“, sagt Kotska Wallace, die seit 17 Jahren an dem Projekt arbeitet. Unter den Angeklagten: die Wahl des ultravioletten Lichts von Lidar. „Ultraviolett ermöglicht uns eine bessere Auflösung. Es neigt aber auch dazu, die Linsen zu verdunkeln, wenn sich auch nur der geringste Staub auf dem Glas befindet. Allerdings ist das in diesem Lidar verwendete ultraviolette Signal extrem stark und verstärkt das Phänomen.

Auch beim Start musste der Satellit Enttäuschungen hinnehmen. Der Start sollte von einer russischen Sojus-Trägerrakete aus erfolgen, bevor er im März 2022 nach der russischen Invasion in der Ukraine eingestellt wurde. Die europäische Agentur wandte sich daraufhin an die Vega-Rakete des europäischen Herstellers ArianeGroup. Nach der Feststellung von Anomalien und dem Scheitern des ersten kommerziellen Fluges blieb das Trägerraketenmodell am Boden stecken. Schließlich hat die ESA die wiederverwendbare Rakete American Falcon 9 von SpaceX ins Visier genommen.

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