Der AEOLUS-Satellit umkreist die Erde.
Bildrechte: ESA/P. Carril, 2010

Atmosphärenforschung Europäischer Satellit Aeolus: Windmessung aus dem All

Er trägt den Namen eines griechischen Windgotts: Aeolus heißt der Satellit, den die Europäische Weltraumbehörde ESA am 22. August 2018) an Bord einer Vega-Rakete ins All gebracht hat. Beim Countdown waren auch in Leipzig alle Augen auf den Bildschirm gerichtet. Denn Forscher des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung sind ebenfalls an der ESA-Mission beteiligt.

Der AEOLUS-Satellit umkreist die Erde.
Bildrechte: ESA/P. Carril, 2010

Die Ziele der ESA sind klar: Satellit Aeolus soll vom Wetall aus die Bewegungen und den Verlauf globaler Windströme messen. Mit den Daten werden Meteorologen das Wetter besser vorhersagen können, so die Hoffnung, und Forscher wollen noch besser verstehen, wie der Mensch das Klima und seinen Wandel beeinflusst. Bei dem Projekt sind Wissenschaftler aus ganz Europa beteiligt, auch aus Leipzig.

Leipziger Lidar-Knowhow

Denn dort steht - im Nordosten der Stadt - das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung - kurz TROPOS. Nachts ragen von dort aus manchmal grüne Laserstrahlen senkrecht in den Nachthimmel. Lichtradar-Technik oder kurz Lidar nennt sich das. Die Forscher beobachten damit Wolken und messen Partikel.

Und weil sie schon mehr als 20 Jahre Erfahrung damit haben, haben sie im Auftrag der ESA "Aladin" mitentwickelt - das Messgerät von Aeolus, erzählt die Atmosphärenforscherin Ulla Wandinger:

Dr. Ulla Wandinger vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung Leipzig
Bildrechte: Kristin Kielon/MDR

Aeolus ist also eine Wind-Lidar-Mission. Das heißt, der Satellit wird den Wind in der Atmosphäre messen. Es ist die erste Mission bei der ESA, die ein aktives Lasermessinstrument in den Weltraum bringt. Es ist eine sehr schwierige Technik und wir sind unglaublich gespannt darauf, wie das im Weltraum funktionieren wird.

Dr. Ulla Wandinger, TROPOS Leipzig
Illustration - Globale Winde
Bildrechte: ESA/ATG medialab

Denn ob das tatsächlich funktionieren wird, wissen die Forscher noch nicht sicher. Deshalb gilt Aeolus auch als eine Art Demonstrator. Er soll die Technik auf einer sogenannten Pfadfinder-Mission testen. Deren Vorbereitung hat die ESA 15 Jahre und 300 Millionen Euro gekostet. Vor allem die optischen Sensoren des Satelliten sind äußerst fragil und hoch kompliziert. Wenn mit Aeolus alles klappt, kommen später weitere Lidar-Satelliten ins All.

Erst einmal soll der Satellit etwa vier Jahre die Erde umkreisen - für etwa diesen Zeitraum reicht der Sprit. In der Zeit soll der Satellit aus 320 Kilometern Höhe Windprofile erstellen. Sieben Tage braucht er, um die Erde einmal vollständig abzutasten. Die Satelliten-Daten sollen später in die Wettermodelle der Wetterdienste einfließen. Das sei das klare Missionsziel, sagt Physiker Johannes Bühl:

Es geht darum, die Wettervorhersage zu verbessern. Bis das allerdings erreicht ist, müssen sehr viele kleine, ineinander greifende Abläufe funktionieren und rein technisch wäre es schon erstmal gut, wenn der Start funktioniert und der Laser funktioniert. Wir betreiben hier ja diese gleichen Laser am Boden und wissen, wie kompliziert die sind.

Dr. Johannes Bühl, TROPOS Leipzig

Satellit Aeolus vor dem Start

Vega-Rakete in der Montagehalle
Der Aeolus-Satellit (unten) wird mit seiner Vega-Trägerrakete vereint. Bildrechte: ESA/M. Pedoussaut
Vega-Rakete in der Montagehalle
Der Aeolus-Satellit (unten) wird mit seiner Vega-Trägerrakete vereint. Bildrechte: ESA/M. Pedoussaut
Der Aeolus-Satellit wird mit seiner Vega-Trägerrakete vereint.
Aeolus enthält einige der komplexesten und empfindlichsten Instrumente, die die Menschheit je entwickelt hat. Bildrechte: ESA/CNES/Arianespace
Vega-Rakete mit Aeolus-Satellit auf der Startrampe
Kurz vor dem Start: Die Vega-Rakete mit Aeolus an Bord steht auf der Startrampe. Bildrechte: ESA/CNES/Arianespace
Letzte Simulation im ESOC Hauptkontrollraum in Darmstadt.
Die letzte Simulation im ESOC Hauptkontrollraum in Darmstadt ist gelaufen. Bildrechte: ESA
Die Verkleidung einer Vega-Rakete öffnet sich zur Abtrennung des Aeolus-Satelliten
Im All dann soll sich die Vega-Rakete öffnen, damit der Aoelus-Satellit abgetrennt werden kann. Bildrechte: ESA
Der Aeolus-Satellit nach der Abtrennung von seiner Vega-Trägerrakete.
So soll Aeolus aussehen, kurz nach der Abtrennung von der Vega-Rakete. Bildrechte: ESA
"Aladin" (Atmospheric Laser Doppler Instrument), in mehreren Perspektiven.
Aeolus wird "Aladin" (Atmospheric Laser Doppler Instrument) transportieren - eines der hochentwickeltsten Instrumente, die je in den Erdorbit gebracht wurden. Er enthält Lasertechnologie, die ultraviolette Lichtimpulse generiert und nach unten in die Atmosphäre sendet, um ein Profil der globalen Windströmungen zu erstellen. Bildrechte: ESA/ATG medialab
Die mit 4,5 Metern Durchmesser relativ kleine Antenne in West-Australien namens NNO-2 wird die erste sein, die Signale vom ESA-Satelliten Aeolus empfangen soll.
Diese mit 4,5 Metern Durchmesser relativ kleine Antenne in West-Australien wird die erste sein, die Signale von Aeolus empfangen soll. Bildrechte: ESA
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Die TROPOS-Forscher werden deshalb Teil eines Prüfteams. Sie messen vom Boden aus und vergleichen die Daten dann mit denen des Satelliten. Dafür benutzen sie auch mobile Mess-Stationen - zum Beispiel in einem Container. Der wird Ende August nach Punta Arenas ganz im Süden Chiles verschifft, um dort Vergleichsdaten in der wenig untersuchten Südhemisphäre zu sammeln. Aeolus als zusätzlicher Wind-Satellit ist dabei nötig, weil die Laser am Boden nicht bis in den betreffenden Teil der Erdatmosphäre reichen. Außerdem können die grünen Laser vom Boden aus nur punktuell messen.

Deswegen wird Aeolus eingesetzt. Und wenn die Forscher den Wind besser verstehen, dann hilft das auch dabei die Prozesse, die in der Atmosphäre ablaufen, besser zu verstehen. Denn die TROPOS-Forscher interessieren sich eigentlich gar nicht so sehr für den Wind: Ihr Schwerpunkt sind Aerosole und Wolken. Den Laser-Strahl des Aeolus-Satelliten wird man übrigens nicht am Himmel sehen können - der ist nämlich nicht grün, sondern arbeitet mit ultraviolettem Licht. Und das ist für unser Auge leider nicht sichtbar.

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Dieses Thema im Programm: MDR AKTUELL Radio | 22. August 2018 | 06:50 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 10. September 2018, 11:55 Uhr