Satellit Aeolus 24.08.2018, 12:59 Uhr

Erstmals mit Laser Winde überall auf der Erde vermessen

Elf Jahre lang haben ESA-Wissenschaftler auf diese Mission gewartet. Jetzt ist der Satellit Aeolus endlich gestartet und wird in den nächsten Jahren vom Boden bis in 30 km Höhe globale Windprofile erstellen. Das soll die Wettervorhersagen verbessern, aber auch Klimaphänomene verstehen lernen.

Benannt ist die neue ESA-Mission nach dem griechischen Gott Aeolus - dem König der Winde.

Benannt ist die neue ESA-Mission nach dem griechischen Gott Aeolus - dem König der Winde.

Foto: ESA/ATG medialab

Eine Vega-Rakete brachte den Satelliten der Europäischen Raumfahrtagentur ESA vom europäischen Raumflughafen Kourou in Französisch-Guayana ins All. Ausgestattet mit einem Hochleistungslaser schlägt der 300 Millionen Euro teure Satellit Aeolus – benannt nach dem griechischen Windgott – auch finanziell unter den Windmessern bislang alle Rekorde. Dafür soll er denn nun auch die Winde auf der Erde lückenlos beobachten und genau vermessen. Gesteuert wird die Aeolus-Mission vom Europäischen Raumfahrtkontrollzentrums ESOC in Darmstadt. Insgesamt 16 statt fünf Jahre dauerten die Vorbereitungen für die technisch komplizierte Mission. Angekommen in seinem Erdorbit in 320 km Höhe, wird Aeolus globale Windprofile erstellen, mit denen die Dynamik der Erdatmosphäre besser verstanden werden kann.

Lückenlos die Winde beobachten

Bislang hat man dafür die Möglichkeit, Wetterballone aufsteigen zu lassen oder Satellitenbilder von Wolkenbewegungen auszuwerten. Allerdings sind diese Daten immer lückenhaft, sowohl was die Höhe als auch was die globale Verteilung betrifft. Über den Ozeanen gibt es über weite Strecken gar keine Windbeobachtungen. Das alles ändert sich mit Aeolus, denn der Satellit wird die Windgeschwindigkeit weltweit und in einer Höhe von null bis 30 km messen.

„Ein Wettersatellit für die operationelle Wetterbeobachtung ist Aeolus nicht“, betont ESOC-Leiter Rolf Densing. „Er gehört zur Earth-Explorer-Serie der ESA, mit der wir unser grundlegendes Verständnis der Erde verbessern wollen.“ Die Daten der Sonde werden ins italienische ESA-Zentrum ESRIN in Frascati und ins Europäische Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage (ECMWF) nach Reading in England geschickt, wo sie wissenschaftlich ausgewertet werden.

Der Satellit trägt das erste Wind-Lidar im Weltraum, das die untersten 30 km der Atmosphäre untersuchen kann, um Profile von Wind, Aerosolen und Wolken entlang der Orbitalbahn des Satelliten zu liefern.

Der Satellit trägt das erste Wind-Lidar im Weltraum, das die untersten 30 km der Atmosphäre untersuchen kann, um Profile von Wind, Aerosolen und Wolken entlang der Orbitalbahn des Satelliten zu liefern.

Quelle: ESA/ATG medialab

„Wir erwarten, dass Aeolus zum einen die Wissenschaft voranbringt, und zum anderen durch die Verbesserung von Vorhersagen zu einer Reihe potenzieller Anwendungsfelder beiträgt. Das ist zum Beispiel wichtig für die Windenergie-Industrie. Genaue Vorhersagen sind nur ein Aspekt von mehreren, mit denen unsere Mission helfen kann”, sagt Anne Grete Straume, leitende Wissenschaftlerin der Aeolus-Mission. Ebenso will man Wetterphänomene wie El Nino oder auch langfristige Klimaeffekte besser verstehen können.

Messungen mit Doppler-Effekt

Wichtigste Messinstrumente an Bord des Satelliten sind ein Laser mit Namen Aladin (Atmospheric Laser Doppler Lidar Instrument) und ein Spiegelteleskop mit 1,5 m Durchmesser. Damit werden Luftströmungen großräumig erfasst. Aladin sendet 50 Mal pro Sekunde kurze Lichtimpulse im nahen UV-Bereich (355nm) aus, dessen Rückstreuung das Spielteleskop registriert.

Aus den Laufzeiten der in der Atmosphäre reflektierten Strahlung und ihrer Dopplerverschiebung erhalten Wissenschaftler Hinweise auf die Feuchtigkeitsverteilung, Strömungs- und Windverhältnisse in der Atmosphäre in unterschiedlichen Höhen. Das Instrument erkennt, ob Wassermoleküle oder etwa Staubpartikel reflektiert werden. Aus den Daten lassen sich Windgeschwindigkeitsprofile von bisher nicht gekannter Präzision erstellen, mit einer Genauigkeit von bis zu einem Meter pro Sekunde.

Nach drei bis vier Jahren geht dem Satellit der Treibstoff aus

Über 300 Mio. Euro hat der Bau des 1.400 kg schweren Satelliten gekostet und schon jetzt ist auch das Ende der Mission in Sicht. „Aeolus umkreist die Erde in 320 km Höhe, was extrem niedrig ist“, sagt Rolf Densing. „Luftwiderstand und Reibung bremsen den Satelliten ab, so dass er regelmäßig angehoben werden muss. Der Treibstoff für diese Manöver hält für etwa drei Jahre. Das ist zwar konservativ gerechnet, aber irgendwann ist Schluss.“ Dann wird Aeolus, der Gott der Winde, sinken und in der Erdatmosphäre verglühen.

Wie sich Radioteleskope nutzen lassen, um Gewitter besser vorherzusagen, können Sie hier nachlesen.

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