Modul 9 - Satellitenmis­sionen - Wettersatel­liten - ENVIAT

Am 1. März 2002 wurde mit dem Umweltsatelliten ENVISAT der bisher teuerste und größte Erdbeobachtungsatellit der jemals in Europa gebaut worden ist in eine 800 km hohe polare Umlaufbahn gebracht. Der 8 Tonnen schwere und 10 Meter hohe Satellit hat eine geplante Lebenszeit von 5 Jahren und wird von der ESA (European Space Agency) betrieben.

An Bord des Satelliten befinden sich 10 verschieden Sensoren zur Erdbeobachtung:

Sensor	Bedeutung	Anwendungsbereich
ASAR	Advanced Synthetic Aperture Radar	Oberflächenvermessung der Erde
MERIS	Medium Resolution Imaging Spectrometer	Messung von Phytoplankton
MIPAS	Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding	3D-Kartierung von Treibhausgasen
GOMOS	Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars	Athmosphären-Schichtmesser
SCIAMACHY	Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Carthography	3D-Kartierung von Treibhausgasen
AATSR	Advanced Along-Track Scanning Radiometer	Oberflächen- Temperaturmessungen
RA-2	Radar Altimeter 2	Radar Höhenmesser
MWR	Microwave Radiometer	Ausgleich von Fehlern des RA-2
DORIS	Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite	Possitionsmessung auf Umlaufbahn
LRR	Laser Retro-Reflector, passive	Lagefehlerausgleich für DORIS

 
Die meisten Instrumente an Bord von ENVISAT analysieren sichtbares Licht sowie das so genannte "Nahe Infrarot" (der sich am roten Ende des sichtbaren Lichts anschließende Wellenbereich) und Mikrowellen. Die Messung der infraroten Strahlung erlaubt zum Beispiel Aussagen über die Temperatur der Erdoberfläche sowie von verschiedenen Schichten der Atmosphäre.

Die Beobachtungsinstrumente lassen sich in aktive und passive Instrumente unterteilen. Während die passiven Instrumente einfach die von der Erdoberfläche bzw. Atmosphäre kommende Strahlung registrieren, senden aktive Instrumente Strahlungspulse aus und registrieren anschließend die dadurch ausgelösten Reflektionen. ENVISAT hat Instrumente beider Typen an Bord.

Instrumente zur Atmosphärenbeobachtung

Vier der wissenschaftlichen Beobachtungsinstrumente an Bord von ENVISAT sind ausschließlich oder teilweise für die Beobachtung von Zuständen und Prozessen in unserer Atmosphäre verantwortlich. Da ist zum einen MERIS ("Medium Resolution Imaging Spectrometer"), mit dessen Hilfe unter anderem Daten über die Wolkenbildung und die Luftfeuchtigkeit der Atmosphäre gewonnen werden können. Auch das Ausmaß des von Wolken reflektierten Sonnenlichts im sichtbaren und infraroten Bereich des Wellenspektrums wird von MERIS bestimmt.

Das Instrument GOMOS ("Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars") nutzt das Licht von über dem Horizont aufgehenden Sternen, um durch Analyse des Lichtspektrums nach dem Durchgang durch die Erdatmosphäre Aussagen über den Gehalt von Ozon und Wasserdampf treffen zu können. Diese Messungen sind in Höhenschichten von 20 bis 200 km möglich und erlauben in Zusammenarbeit mit anderen ENVISAT-Instrumenten dreidimensionale Abbildungen der Ozonschicht.

Der "Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding" (MIPAS) arbeitet im infraroten Spektralbereich und ist in der Lage, verschiedenste Spurengase zu erkennen und unterscheiden. Diese Fähigkeit ermöglicht es, sowohl die Verteilung und Konzentration von Industrieabgasen wie auch von Treibhausgasen zu ermitteln. Die Informationen über chemische und physikalische Prozesse in der Stratosphäre sind auch für Prognosen über die zukünftige Entwicklung der Ozonschicht von Bedeutung.

Das vierte und letzte Instrument, welches die Atmosphäre als Untersuchungsgegenstand zum Ziel hat, ist das größtenteils in Deutschland entwickelte und gebaute SCIAMACHY ("Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography"). Dieser leistungsfähige Atmosphären-Sensor nimmt Messungen sowohl in einem bis zu 960 km breiten Streifen direkt unter ENVISAT wie auch in Richtung des Horizonts vor. Die annährend simultane Kombinationen dieser Beobachtungsmodi ermöglicht es, im Zeitverlauf ein dreidimensionales Bild der Atmosphäre zu erstellen. Dabei kann SCIAMACHY in Höhenschichten von bis zu 100 km verschiedenste chemische Moleküle, Aerosole und Wolken registrieren. Dadurch soll das Wissen über Austauschprozesse zwischen den verschiedenen Atmosphärenschichten erweitert werden wie auch neue Daten über die Dotierung der einzelnen Atmosphärenschichten mit Spurengasen gewonnen werden. Auch die Auswirkung natürlicher Ereignisse auf die Atmosphäre (wie Vulkanausbrüche oder Veränderungen der Sonnenaktivität) können mit Hilfe dieses Instruments studiert werden.

Datenübertragung

Die von ENVISAT gesammelten wissenschaftlichen Messwerte werden zunächst im 160 GBit großen Zwischenspeicher an Bord gepuffert, bis sie über zwei jeweils 100 MBit/Sek. schnelle Funkverbindungen zu den ESA-Bodenstationen in Kiruna (Schweden) und Fucion (Italien) übermittelt werden, was bei jedem Umlauf geschieht. Da die Bodenstationen jedesmal nur für etwa zehn Minuten in Sichtweite des Satelliten sein werden, ist der im Sommer 2001 gestartete europäische Kommunikationssatellit ARTEMIS für die Datenübertragung von großer Bedeutung. In seiner geostationären Umlaufbahn steht er scheinbar fest über dem europäischen Kontinent und kann fast eine drei Viertel Stunde je ENVISAT-Orbit Daten von dem Erdbeobachtungssatelliten als Relaisstation zur Erde übertragen, wenn ENVISAT aufgrund seiner niedrigen Umlaufbahn schon längst keine Verbindung mehr zu den beiden Bodenstationen der ESA hat.

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