GRACE-FO Satelliten: Die Wassermassen der Erde im Blick
22. Mai 2018
Es war eine Routine-Übung für die US-Raumfahrtbehörde NASA: Am Dienstag ist an der Vandenberg Airforce Base in Kalifornien eine Falcon-9-Rakete mit sieben Satelliten an Bord gestartet. Fünf davon sind eher übliche Iridium-Kommunikationssatelliten.
Die zwei anderen haben dagegen einen ganz besonderen Auftrag: Es sind Erdbeobachtungssatelliten der eigenen Art. Sie sollen vom Gravitationsfeld der Erde Rückschlüsse auf die darin enthaltenen Wassermassen ziehen. Damit schauen sie auch viel tiefer als etwa die Sentinel-Erdbeobachtungssatelliten des Copernicus-Programms, die im wesentlichen an der Oberfläche ihre Daten sammeln.
GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment – Follow On) nennt sich das Satelliten-Paar, das gemeinsam unseren Planeten 15 Mal am Tag in einer Höhe von 490 Kilometern umrunden soll. Dabei drehen die beiden Satelliten in einem Abstand von 220 Kilometern voneinander ihre Runden.
Mikrowellen machen Wasser sichtbar
Mit einem Mikrowellen-Instrument messen sie die Gravitation der Erde. So ähnlich haben es auch die Vorläufer Missionen CHAMP und GRACE getan. Die Geophysiker des beteiligten Geoforschungszentrums Potsdam (GFZ) konnten aus den Gravitationsdaten der beiden Vorgänger allerhand herauslesen.
So entstand etwa beim Satellitenprojekt CHAMP, das von 2000 bis 2010 lief, die berühmte "Potsdamer Kartoffel" – eine dreidimensionale Ansicht der Erde, die zeigte, wie ungleichmäßig die Erdanziehungskraft unser Planeten eigentlich verteilt ist.
Bei GRACE fanden die Geophysiker heraus, wie sich die Wassermassen auf der Erde über die Jahre verändern – wo es ungewöhnliche Zu- oder Abnahmen gab. Auch große unterirdische Wasserspeicher konnten die Satelliten nachweisen, etwa in Nordamerika, im Amazonas-Becken in Ost-Australien oder auch im südlichen Afrika.
Veränderungen über die Jahre dokumentieren
Nun soll GRACE-FO darauf aufbauen und die Beobachtungen fortschreiben. Die Satelliten sollen monatliche Karten erstellen aus denen die Veränderungen der Eismassen erkennbar werden, tiefe Grundwasservorkommen, oder auch einfach nur die Sättigung des Wassers im Boden. Auch die Veränderungen der Meeresoberfläche sowie die Zirkulation der Strömung im Ozean soll das Satelliten-Duo sichtbar machen. Und die Satelliten werden auch die Menge täglich verdunstenden Wassers messen können.
Zusätzlich dazu gibt es noch eine weitere wissenschaftliche Aufgabe für GRACE-FO, die mit seiner eigentlichen Erdbeobachtungs-Mission nur am Rande zu tun haben: Ein Laser-Interferometer misst den Abstand zwischen beiden Satelliten. Der Einsatz des Instruments bei dieser Satellitenmission dient als Testfall für die spätere Messung von Gravitationswellen durch das Satelliten-Trio eLISA. Voraussichtlich wird das von der Europäischen Weltraumagentur ESA vorangetriebene Experiment in etwa 16 Jahren starten.