Gravity Recovery And Climate Experiment

GRACE
GRACE
Typ: Forschungssatellit
Land: USA/Deutschland
Betreiber: NASA/DLR
COSPAR-ID: 2002-012A/B
Missionsdaten
Start: 17. März 2002
Startplatz: Plessezk
Trägerrakete: Rokot
Status: aktiv
Bahndaten
Umlaufzeit: 94,5 min
Bahnhöhe: 450-500 km
Bahnneigung: 89°
Exzentrizität: 0,0018185786

Der Doppelsatellit Gravity Recovery And Climate Experiment (GRACE) ist ein Projekt zur genauen Bestimmung des Erdschwerefeldes in einer niedrigen Umlaufbahn. Aufgrund ihrer korrelierten Umlaufbahn erhielten die Satelliten die Spitznamen „Tom“ und „Jerry“. Die GRACE-Satelliten stehen in der Nachfolge der Vorgängermission CHAMP, die im Jahr 2000 gestartet wurde. Sie basieren auf dem von Astrium entwickelten Flexbus-Konzept, das eine äußerst kostengünstige und schnelle Fertigung der Satelliten ermöglicht.

Die Satelliten wurden am 17. März 2002 mit einer Rokot-Rakete von Plessezk aus in eine nahezu polare (Inklination=89°) und zirkulare Umlaufbahn mit einer Anfängshöhe von 500 km gestartet. Die Satelliten arbeiten nach dem SST-Prinzip (Satellite-to-Satellite Tracking): sie umrunden die Erde auf derselben Bahn in etwa 200 km Abstand und messen mit Mikrowellen kontinuierlich die gegenseitige Distanz. Dadurch lassen sich Unregelmäßigkeiten des Schwerefeldes mit hoher Präzision analysieren, obwohl die Schwereanomalien in einigen hundert Kilometern Höhe schon deutlich weniger ausmachen als an der Erdoberfläche.

Wenn sich ein Satellit beispielsweise einer Region mit erhöhter Schwerkraft annähert, wird er dadurch geringfügig beschleunigt (im Vergleich zu einer ungestörten Bahn) und der Satellitenabstand vergrößert sich. Gelangt der zweite Satellit an diese Stelle, verringert sich die Distanz in typischer Weise.

Das Projekt wurde vom DLR und dem NASA/JPL in Kooperation entwickelt und verspricht in einigen Jahren eine Kenntnis des globalen Geoids auf etwa einen Zentimeter – etwa fünf- bis zehnmal genauer als mit bisherigen Methoden der Satellitengeodäsie. Allerdings ist die räumliche Auflösung durch die Flughöhe von etwa 470 km auf etwa 150 km beschränkt, sodass sich Flug- und terrestrische Gravimetrie bzw. die astrogeodätische Geoidbestimmung noch nicht erübrigen. Zusammen mit letzteren könnte das Geoid in einigen Jahren auch regional/ lokal auf Zentimetergenauigkeit ermittelt werden; dies wäre notwendig, um das geowissenschaftliche Potenzial von dGPS voll zu nutzen.

Die wissenschaftliche Auswertung erfolgt am CSR der Universität Texas sowie am GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ).

GRACE ermöglicht es auch, aus den angesammelten Messdaten Änderungen des Geoids mit hoher Präzision festzustellen. Dadurch kommen neue Aspekte der Geodynamik und unabhängige Untersuchungsmethoden für Ozeanografie und evtl. Klimawandel ins Visier der Wissenschaftler. Ein Vergleich der Daten mit denen des im März 2009 gestarteten Gradiometrie-Satelliten GOCE ist in Arbeit.

Die Messdaten von GRACE wiesen nach, dass sich die Antarktis-Eismasse innerhalb von 3 Jahren um ca. 150 km³ verringert hat, was einem Anstieg des Meeresspiegel um 0,4 mm pro Jahr entspricht.

Weiterhin stellt GRACE kontinuierlich seit Mai 2006 präzise Informationen über globale Temperatur- und Wasserdampfverteilungen bereit. Diese werden mit der innovativen GPS-Radiookkultationsmethode zur Atmosphärenfernerkundung in Analogie zu den CHAMP-Messungen ermittelt.

Die beiden Satelliten waren für eine Lebensdauer von fünf Jahren ausgelegt. Nach über zehn Jahren in der Umlaufbahn altern jedoch die Bauteile, so können die Satelliten beispielsweise auf der Nachtseite der Erde keine Daten mehr aufnehmen, weil ohne Sonneneinstrahlung die Batterien dazu nicht genügend Energie liefern können.[1] Eine Nachfolgemission ist in Planung. Die Fertigung der beiden Satelliten, die im August 2017vorbeiVorlage:WarnungVorlage:Zukunft/Ohne Kategorie starten sollen, erfolgt bei Astrium.[2]

Einzelnachweise

  1. Stephen Clark: NASA procures satellites for new gravity mission. Spaceflight Now, 2. Dezember 2012, abgerufen am 3. Dezember 2012 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)).
  2. Astrium baut zwei neue Forschungssatelliten für NASA. Astrium, 29. November 2012, abgerufen am 3. Dezember 2012.

Siehe auch

  • Distanzmessung, Bahnbestimmung
  • Potentialtheorie, Altimetrie

Weblinks

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