Satellit "Goce" Schicker Späher vermisst die Welt neu

Wie hoch ist der Mount Everest? Auf diese Frage gibt es bis heute keine genaue Antwort, aber ein neuer europäischer Satellit soll sie lösen helfen - und viele andere Rätsel der Geographie durch ein ganz besonderes Messverfahren aufklären.

"Goce" im All (künstlerische Darstellung): An Auslegern würde die Gravitation zerren
AFP / Esa / Aoes Medialab

"Goce" im All (künstlerische Darstellung): An Auslegern würde die Gravitation zerren

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Satelliten gewinnen nur selten einen Preis für ihr schickes Design. Meistens handelt es sich um unförmige Kisten, die mit großen Mengen reflektierender Schutzfolie verpackt wurden. Schließlich sollen die fliegenden Gerätschaften ihre jeweiligen Aufgaben besonders gut erfüllen - und nicht das Auge erfreuen. Mit dem europäischen Satelliten "Goce" ("Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer") startet nun aber ein Exemplar ins All, das durchaus als ansehnlich durchgehen kann.

Doch auch hier folgt die Form der Funktion. Der mit bläulich schimmernden Solarzellen beklebte Satellit erinnert von weitem an eine riesige Pfeilspitze. Die fünf Meter lange, aerodynamische Struktur ist nötig, weil sich der künstliche Erdbegleiter in einem, zumindest für Satelliten, extrem niedrigen Orbit bewegen soll. In gerade einmal 265 Kilometern Höhe wird "Goce", wenn alles gut geht, auf einer polaren Umlaufbahn kreisen.

Aus seiner besonders erdnahen Position soll der Satellit das Schwerefeld unseres Planeten mit einer bisher ungekannten Präzision messen - denn das ist keinesfalls überall gleich. Und je näher man dran ist, desto besser lassen sich die feinen Unterschiede nachweisen. "Man wird kleinere Strukturen im Gravitationsfeld der Erde sehen als bei jedem Experiment zuvor", verspricht Reiner Rummel von der TU München im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Der Geoforscher leitet dort am Institut für Astronomische und Physikalische Geodäsie das deutsche "Goce"-Projektbüro.

Ein in Großbritannien gebautes Ionentriebwerk wird den Satelliten auf Kurs halten. Mindestens einmal alle acht Tage muss es gezündet werden, damit "Goce" nicht durch die Reibung der Restatmosphäre abstürzt. Auch die Stärke des Sonnenwindes spielt eine wichtige Rolle. Bei Bedarf stößt der Antrieb Xenon-Ionen mit einer Geschwindigkeit von 40 Kilometern pro Sekunde aus, um den Satelliten wieder auf eine höhere Bahn zu heben. Allerdings dürfte der mit 40 Kilogramm des Edelgases beladene Tank nach 20 Monaten leer sein. Bis dahin muss das fliegende Observatorium seinen Auftrag erfüllt haben.

Schwebende Gewichte aus Platin und Rhodium

Neben der extrem niedrigen Umlaufbahn soll ein ganz besonderes Messverfahren für die versprochene Genauigkeit sorgen, die sogenannte Gravitationsgradiometrie. "Wenn man es bildlich darstellen will, dann gibt es innerhalb des Satelliten sozusagen noch einmal sechs einzelne Satelliten", erklärt Forscher Rummel. In einer speziellen Versuchsanordnung werden 300 Gramm schwere Gewichte aus einer Platin-Rhodium-Legierung mit Hilfe von elektrischen Feldern in der Schwebe gehalten, bei einer konstanten Temperatur, die nicht einmal um ein Tausendstel Grad schwanken darf.

Selbst bei kleineren Schwankungen im Schwerefeld der Erde werden diese einzelnen Testmassen unterschiedlich stark beschleunigt - ein Effekt, den die Sensoren des Satelliten messen können. Damit es dabei keine Verfälschungen gibt, sind die zur Stromversorgung nötigen Solarzellen direkt auf das Gehäuse von "Goce" geklebt worden. Denn selbst an Auslegern mit Solarpanels, wie man sie von anderen Raumfahrzeugen kennt, würde die Gravitation der Erde zerren. Weitere Positionsinformationen holt sich der Satellit außerdem von seinen kosmischen Nachbarn des Navigationssystems GPS.

In den vergangenen Jahren hatten bereits die Missionen " Champ" und " Grace" Karten des Schwerefelds unseres Planeten geliefert, jeweils mit entscheidender Beteiligung deutscher Forscher. Dabei konnten die Wissenschaftler unter anderem Anomalien am Himalaya und im Nordatlantik nachweisen. Dort ist der Einfluss der Erde besonders stark.

"Goce" soll nun aber noch deutlich präzisere Daten liefern. "Es geht zum Beispiel um Strukturen im Ozean, die bisher verschwommen waren", erklärt Reiner Rummel. Im kommenden Frühjahr erwartet der Forscher die erste Erdkarte des Satelliten, die von zehn in einem Verbund zusammengeschlossenen Instituten gemeinsam erstellt werden soll.

Mit ihrer Hilfe wollen Forscher zum Beispiel die Wasserzirkulation in den Weltmeeren noch besser als bisher erforschen. Dabei geht es unter anderem um das Schicksal des Golfstroms, der mit seinem Wärmetransport dafür sorgt, dass Europa überhaupt in der derzeitigen Form bewohnbar ist. Auch bei der genauen Bestimmung der Höhe des Mount Everest kann "Goce" helfen.

Die entscheidenden Beobachtungen wird der neue Satellit aber nicht selbst machen. Er interessiert sich nicht für dynamische Veränderungen des Gravitationsfeldes. Stattdessen liefert er sozusagen eine verlässliche Nulllinie, an der sich die Wissenschaftler bei der Auswertung der Daten von anderen Satelliten, geliefert etwa von Laser-Altimetern, orientieren können. Auch bei der Verbesserung von Modellen zur Erdbebenvorhersage und der Beobachtung des weltweiten Meeresspiegelanstiegs sollen die Referenzdaten von "Goce" helfen.

Mehrfach hatte die Esa den Starttermin des Satelliten in den vergangenen drei Jahren verschieben müssen, zunächst wegen Problemen mit dem extrem sensiblen Gravitationsmessgerät, später bereitete den Technikern dann auch noch die Trägerrakete Sorgen. Nun soll die russische "Rockot", eine umgebaute frühere Interkontinentalrakete, am kommenden Montag vom russischen Startplatz Plessezk abheben.

Bei der europäischen Weltraumbehörde hofft man darauf, dass "Goce" nicht das Schicksal des Esa-Satelliten "CryoSat" teilen wird. Wegen eines Softwarefehlers in einer "Rockot"-Rakete war sein Start im Herbst 2005 buchstäblich ins Wasser gefallen. Der Erdbeobachter versank in der eisigen Lincolnsee zwischen Grönland und dem Nordpol. Im kommenden Jahr soll ein Ersatzsatellit starten. Wie "Goce" gehört auch "CryoSat 2" zum Programm "Earth Explorer", mit dem die Europäer insgesamt ein halbes Dutzend Erdforschungssatelliten auf den Weg bringen wollen.



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