GRACE Follow-On

GRACE Follow-On beobachtet mittels LISA-Technologie kritische Indikatoren des Klimawandels durch Veränderungen im Gravitationsfeld der Erde. Die Mission setzt ein Laserinterferometer mit Nanometer-Genauigkeit zwischen zwei Satelliten ein.

GRACE

GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) war eine gemeinsame amerikanisch-deutsche Satelliten-Mission, die uns neue und unerwartete Einblicke in die natürlichen Vorgänge unseres Planeten verschafft hat. Bei der GRACE-Mission maßen die zwei Satelliten ihren gegenseitigen Abstand mittels eines Mikrowellensystems. Zeitliche Veränderungen im irdischen Schwerefeld lassen sich aus Änderungen dieser Abstände ableiten. Diese Veränderungen im Erdschwerefeld wiederum können genutzt werden, um Indikatoren des Klimawandels zu messen. Dazu zählen beispielsweise das Abschmelzen der polaren Eismassen und Veränderungen im Grundwasserpegel.

Eine Nachfolgemission für GRACE

GRACE Follow-On ist ein Tandem aus zwei Satelliten, die die Erde in einem gegenseitigen Abstand von 220 Kilometern auf der gleichen Bahn in 490 Kilometer Höhe über dem Erdboden umrunden. Die Mission vermisst den Abstand zwischen den Satelliten mit Mikrowellen (blau) und einem neuen Laserinterferometer (rot).

Die Satellitenmission GRACE Follow-on (GRACE FO) ist eine Fortsetzung der GRACE-Mission mit identischen Instrumenten und Satelliten. Allerdings verbessert sie die Mikrowellen-Abstandsmessung mittels eines Laserinterferometers auf Nanometer-Genauigkeit.

Der Laserinterferometrie-Demonstrator auf GRACE FO ist ein Partnerprogramm zwischen NASA, dem Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) in Potsdam und dem Albert-Einstein-Institut. Das AEI ist verantwortlich für das Laserinterferometer und überwacht dessen technische Umsetzung. Dies beinhaltet im Besonderen die Messoptik und den Steuerspiegel-Aufbau beim Einbau und Test der Instrumente.

Die Mission startete am 22. Mai 2018 von Vandenberg, Kalifornien, erfolgreich in die Erdumlaufbahn. Erste Beobachtungsdaten wurden im Sommer 2018 empfangen. Seitdem läuft das System zuverlässig und liefert hochpräzise Abstandsdaten im regulären Messbetrieb.

LISA-Technologie in der Erdumlaufbahn

Zur Überwachung und Vermessung des Erdschwerefelds wird LISA Pathfinder-Technologie verwendet: Das LISA-Phasenmeter wurde dafür an die Ansprüche der GRACE FO-Mission angepasst.

Ein Konsortium von Institutionen in den USA, in Deutschland und in Australien hat im Rahmen dieses Projekts einen Prototypen des Laser-Abstandsmessungssystems gebaut, das an Bord der GRACE Follow-on Mission fliegt. Dieses System hat die Genauigkeit um einen Faktor von rund 200 im Vergleich zur ursprünglichen GRACE-Mission verbessert.

Neues von GRACE Follow-On

Der erfolgreiche Betrieb des Laser-Interferometers an Bord von GRACE Follow-On begann vor drei Jahren mehr

Das Institut für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover wird interferometrische Präzisionsmessungen und Laserverbindungen zwischen Satelliten erforschen und verbessern mehr

Ein Jahr im Betrieb: das erste Laserinterferometer zwischen zwei Satelliten übertrifft alle Erwartungen und ist ein erfolgreicher Schritt auf dem Weg zur Gravitationswellen-Messung im All mit LISA mehr

Fachveröffentlichungen

1.
Abich, K.; Braxmaier, C.; Gohlke, M.; Sanjuan, J.; Abramovici, A.; Okihiro, B. B.; Barr, D. C.; Bize, M. P.; Burke, M. J.; Clark, K. C. et al.; de Vine, G.; Dickson, J. A.; Dubovitsky, S.; Folkner, W. M.; Francis, S.; Gilbert, M. S.; Katsumura, M.; Klipstein, W.; Larsen, K.; Liebe, C. C.; Liu, J.; McKenzie, K.; Morton, P. R.; Murray, A. T.; Nguyen, D. J.; Ravich, J. A.; Shaddock, D.; Spero, R.; Spiers, G.; Sutton, A.; Trinh, J.; Wang, D.; Wang, R. T.; Ware, B.; Woodruff, C.; Amparan, B.; Davis, M. A.; Howell, J.; Kruger, M.; Lobmeyer, L.; Pierce, R.; Reavis, G.; Sileo, M.; Stephens, M.; Baatzsch, A.; Dahl, C.; Dahl, K.; Gilles, F.; Hager, P.; Herding, M.; Kaufer, M.; Nicklaus, K.; Voss, K.; Bogan, C.; Danzmann, K.; Fernandez Barranco, G.; Heinzel, G.; Koch, A.; Mahrdt, C.; Misfeldt, M.; Müller, V.; Reiche, J.; Schütze, D.; Sheard, B.; Stede , G.; Wegener, H.; Eckardt, A.; Guenther, B.; Mangoldt, T.; Zender, B.; Ester, T.; Heine, F.; Seiter, C.; Windisch, S.; Flatscher, R.; Flechtner, F.; Grossard, N.; Hauden, J.; Hinz, M.; Leikert, T.; Zimmermann, M.; Lebeda, A.; Lebeda, A.: In-Orbit Performance of the GRACE Follow-on Laser Ranging Interferometer. Physical Review Letters 123, 031101 (2019)
2.
Wegener, H.; Müller, V.; Heinzel, G.; Misfeldt, M.: Tilt-to-Length Coupling in the GRACE Follow-On Laser Ranging Interferometer. Journal of Spacecraft and Rockets 57 (6), S. 1362 - 1372 (2020)

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