GRACE Follow-On auf dem Weg zum Start
Erdbeobachtungssatelliten-Tandem GRACE Follow-On mit Gravitationswellen-Technologie an Bord ist unterwegs zum Raketenstart im Frühjahr 2018
Am 12. Dezember 2017 hat das Satelliten-Duo GRACE Follow-On (GRACE FO) seinen ersten Schritt zur Reise in die Erdumlaufbahn gemacht. Es flog heute per Luftfracht in die USA, wo es im Frühjahr 2018 von der Luftwaffenbasis Vandenberg in Kalifornien ins All starten wird. GRACE FO wird das Schwerefeld der Erde vermessen, um so mit anderen Methoden nicht nachweisbare Bewegungen von Wasser, Eis und Landmassen – Indikatoren des Klimawandels – zu überwachen. Mit an Bord ist ein am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut; AEI) entwickelter Technologiedemonstrator, der die Messung noch genauer machen soll. Zum Einsatz kommt dabei eine für das zukünftige Weltraum-Gravitationswellen-Observatorium LISA entwickelte und in LISA Pathfinder getestete Technologie.
Hannoveraner Gravitationswellen-Technologie für die Geodäsie
„Bei GRACE Follow-On kommt aus der Gravitationswellenforschung stammende Technologie bei der hochpräzisen Vermessung des Erdschwerefelds zum Einsatz,“ sagt Prof. Karsten Danzmann, Direktor am AEI Hannover und Direktor des Instituts für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover. „Damit findet die an unserem Institut durchgeführte Forschung eine wichtige Anwendung in der Geodäsie.“
GRACE Follow-On (Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On) ist eine gemeinsame amerikanisch-deutsche Satelliten-Mission des NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena (Kalifornien) und dem deutschen GeoForschungszentrum (GFZ) in Potsdam. Die Satelliten wurden von Airbus in Friedrichshafen gebaut.
Satelliten-Tandem überwacht das irdische Schwerefeld
Die Mission besteht aus einem Satelliten-Tandem in einer niedrigen polaren Erdumlaufbahn. Die Satelliten vermessen ihren gegenseitigen Abstand von rund 220 Kilometer hochpräzise auf Nanometer genau. Sowohl die örtlichen Details als auch die zeitlichen Veränderungen des irdischen Schwerefeldes lassen sich aus den Schwankungen 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 setzt die erfolgreiche GRACE-Mission (2002-2017) fort. Zudem wird das zuvor verwendete Messprinzip der Abstandsmessung mittels Mikrowellen um ein Laserinterferometer erweitert und damit auf Nanometer-Genauigkeit verbessert. Das Laserinterferometer fliegt als Technologie-Demonstrator auf der Satellitenmission mit und ist eine gemeinsame Entwicklung von JPL und AEI Hannover. Das AEI ist verantwortlich für den deutschen Beitrag zum Laserinterferometer und überwacht dessen technische Umsetzung durch SpaceTech GmbH und DLR. Dies beinhaltet insbesondere die Optik mit dem Steuerspiegel, der den Laserstrahl zum entfernten Satelliten zurückschickt.
Erstes Laserinterferometer zwischen zwei Satelliten
Um aus dem im Weltall gemessenen Lasersignal den Abstand der Satelliten präziser als jemals zuvor zu ermitteln, kommt eine am AEI für das zukünftige Weltraum-Gravitationswellen-Observatorium LISA entwickelte Technologie zum Einsatz. Die für LISA entwickelte Messtechnik wurde an die Anforderungen der GRACE-FO-Mission angepasst und ist eine wissenschaftliche Premiere: Erstmals wird ein Laserinterferometer zwischen entfernten Satelliten aufgespannt und zur Längenmessung eingesetzt.
„Mit GRACE Follow-On schlagen wir zwei Fliegen mit einer Klappe: das erste Laserinterferometer im Weltall ist ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zu LISA, dem zukünftigen Gravitationswellen-Observatorium im All,“ sagt Apl. Prof. Gerhard Heinzel, Gruppenleiter am AEI Hannover. „Und wir setzen die LISA-Technologie zum Nutzen der Erde ein, um entscheidende Indikatoren des Klimawandels noch genauer überwachen und ihn damit besser verstehen zu können.“
