Satellitengravimetrie
Die Satellitengravimetrie vermisst das irdische Schwerefeld aus der niedrigen Erdumlaufbahn. GRACE Follow-On beobachtet mittels LISA-Technologie kritische Indikatoren des Klimawandels durch Veränderungen im Gravitationsfeld der Erde. Die Mission setzt dazu ein Laserinterferometer mit Nanometer-Genauigkeit zwischen zwei Satelliten ein. Forschende am AEI sind aufgrund ihrer Expertise am Design der Laser-Interferometer von zukünftigen ähnlichen Missionen beteiligt.
GRACE
GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment, 2002-2017) 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 haben zwei Satelliten ihren gegenseitigen Abstand mittels eines Mikrowellensystems vermessen. 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.
GRACE Follow-On
Die Satellitenmission GRACE Follow-On (GRACE FO, 2018-heute) 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.
Die Geodäsiesatelliten der nächsten Generation vorbereiten
Zwei Satellitenmissionen könnten zukünftig aus der Erdumlaufbahn das Schwerefeld der Erde und seine Änderungen noch genauer vermessen. Forschende am AEI sind aufgrund ihrer Expertise an beiden Projekten am Design der verwendeten Laser-Interferometer beteiligt.
GRACE-C
GRACE-C ist eine Mission der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA. Das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut; AEI) in Hannover ist an der Umsetzung des deutschen Beitrags, der Konstruktion des zentralen laserbasierten Messsystems, beteiligt. Der Start ins All ist für 2028 geplant.
NGGM und MAGIC
AEI-Wissenschaftler*innen sind außerdem an der Konzeption der Laser-Instrumente einer weiteren Satellitenmission zur Untersuchung des Erdschwerefelds beteiligt. Die europäische Weltraumorganisation ESA plant derzeit eine „Next Generation Gravity Mission“ (NGGM), die wie GRACE-C aus einem Satellitenpaar in einer Erdumlaufbahn, die niedriger als die und geneigt zu der von GRACE-C ist, bestehen soll. Durch die Kombination der Messdaten beider Missionen im Projekt „Mass-Change and Geosciences International Constellation“ (MAGIC) soll die Messgenauigkeit für Änderungen des Erdschwerefelds – sowohl ihre zeitliche als auch ihre räumliche Auflösung – deutlich gesteigert werden.
