Envisat

Envisat
Typ:	Umweltsatellit
Behörde:	ESA
NSSDC ID:	2002-009A
Missionsdaten
Masse:	8,211 t (beim Start)
Größe:	26 × 10 × 5 m
Start:	1. März 2002, 01:07 UTC
Startplatz:	Kourou, ELA-3
Trägerrakete:	Ariane 5G, V-145
Status:	aktiv
Bahndaten
Umlaufzeit:	100,6 min
Bahnneigung:	98,5°
Apogäum:	768 km
Perigäum:	766 km

Envisat (Environmental Satellite) ist ein etwa acht Tonnen schwerer Umweltsatellit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Seine wichtigsten Aufgaben sind die ständige Überwachung des Klimas, des Ozeans, der Landfläche bzw. allgemein des Ökosystems der Erde. Mit Gesamtkosten von 2,3 Milliarden Euro war er der bisher teuerste Satellit der ESA.

An der Entwicklung und Konstruktion des Satelliten, die mehr als zehn Jahre in Anspruch genommen haben, waren knapp einhundert Unternehmen aus vierzehn Ländern beteiligt. Darunter auch Astrium-Standorte in Großbritannien, Deutschland und Frankreich. Astrium UK zeichnete als Hauptauftragnehmer verantwortlich für die Polare Plattform und zwei der wichtigsten Instrumente; Astrium Deutschland verantwortete übergeordnet als Mission Prime die Instrumente, baute zwei davon und lieferte die Elektroniknutzlast-Bucht PEB zur Polaren Plattform. Astrium France lieferte das Servicemodul und weitere Instrumente.

Missionsauftakt

Envisat hob am 1. März 2002 vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana an Bord einer Ariane-5-Rakete ab. Mit einem Gewicht von 8050 kg (inklusive 300 Kilogramm Treibstoff für Bahnmanöver) stellte er die bis dahin schwerste Nutzlast für die Ariane dar.

Nach dem erfolgreichen Start wurde Envisat auf eine polare sonnensynchrone Umlaufbahn in 800 Kilometern Höhe ausgesetzt. Mit einer Inklination von 98° überfliegt ENVISAT jeden Ort im Abstand von 35 Tagen.

Missionsziele

Envisat, Modell (zum Größenvergleich siehe Arbeitsbühne und Person am linken Solarkollektor).

Envisat startete als Nachfolgeprojekt für die Satelliten ERS-1 und ERS-2, die in kleinerer Ausführung in den 1990er Jahren ähnliche Aufgaben übernommen hatten. ERS-2 ist dabei 16 Jahre nach seinem Start immer noch aktiv.

An Bord befinden sich zehn hochentwickelte Instrumente zur Erdbeobachtung. Sie können die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre, die Temperatur der Ozeane, Wellenhöhen und -richtungen, Windgeschwindigkeiten, Wachstumsphasen von Pflanzen messen und Waldbrände und Umweltverschmutzung aufspüren.

Envisat sollte ursprünglich bis 2007 seinen Dienst verrichten. Auf Grund der zuverlässigen Arbeit und der erkenntnisreichen Daten von etwa 280 Gigabyte pro Tag, wird die Mission zunächst bis 2010 weitergeführt.^[1] Eine Verlängerung der Mission über 2010 hinaus ist technisch möglich und wurde von den Mitgliedsstaaten zeitgerecht bis 2013 beschlossen. Da der Manövertreibstoff zu Neige geht wurde die Orbithöhe des Satelliten verringert.^[2]

Der Satellit dient neben der Erreichung von Forschungszielen auch für die Internationale Charta für Weltraum und Naturkatastrophen.

Instrumente

Die Redundanz der Systeme ermöglicht den Vergleich der verschiedenen Messergebnisse untereinander. Zudem unterscheiden sich die Messverfahren der Instrumente, wodurch das Einsatzgebiet des Satelliten sehr vielfältig ist. Mit seiner enormen Größe und Masse wird ENVISAT noch auf absehbare Zeit seines gleichen suchen. Eine hohe Anzahl an Instrumenten und das damit gebundene Kapital birgt im Falle eines Fehlstarts hohe finanzielle Risiken. Aus diesem Grund sind wieder kleinere Satelliten im Einsatz und in Entwicklung, welche sich nur auf ein Missionsziel spezialisieren.

X- und Ka-Band

Die X- und Ka-Band Antennen dienen der Kommunikation mit den Bodenstationen beziehungsweise mit Artemis.

RA-2 (Radar Altimeter 2)

Das RA-2 (Radar Altimeter 2) ist ein Höhenmesser, der über seine Antenne impulsartige Radarstrahlen aussendet und ihr Echo wieder empfängt. Aus der Laufzeitmessung des Reflexionssignals kann die Höhe des Satelliten bestimmt werden. Durch Abgleichung mit den Daten der Umlaufbahn kann demnach ein Höhenprofil der Erde erstellt werden. Zusätzlich erlaubt die Charakteristik des Echos Aussagen über die Oberflächenbeschaffenheit, sei es Wasser, Land oder Eis, zu treffen.

MWR (MicroWave Radiometer)

Die Hauptaufgabe des MWR (MicroWave Radiometer) liegt in der Messung der Feuchtigkeit der Erdatmosphäre. Diese Werte sind wichtig für die Auswertung des RA-2 Instruments, da seine Messergebnisse stark durch Feuchtigkeit in der Atmosphäre beeinflusst werden.

AATSR (Advanced Along-Track Scanning Radiometer)

AATSR (Advanced Along-Track Scanning Radiometer) ist ein Instrument zu Erfassung der Oberflächentemperatur des Meeres auf 0,3 °C genau. Über Landflächen können seine Ergebnisse zur Interpretation der Vegetation, des 500 km breiten Blickfeldes genutzt werden. ENVISAT besitzt ein weiteres Instrument das zur Höhenbestimmung eingesetzt wird, das als DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite) bezeichnet wird. Dieses System kann aber zusätzlich noch eine exakte Bahn- und Lagebestimmung durchführen zu der auch die Satellitengeschwindigkeit zählt. Dies wird über den Abgleich von 2 empfangenen Signalen realisiert. Diese Signale werden von einem Netzwerk aus über 50 Sendestationen, die über die ganze Welt verteilt sind, ausgestrahlt.

LRR (Laser RetroReflector)

Der LRR (Laser RetroReflector) ist lediglich ein Rückstrahler, der einen von der Bodenstation ausgesandten Laserstrahl spiegelt und exakt zurück wirft. Dies ermöglicht wiederum durch eine Laufzeitmessung die Errechnung der Höhe von ENVISAT.

MERIS (Medium Resolution Imaging Specrometer)

Das MERIS (Medium Resolution Imaging Specrometer) erfasst, mithilfe eines CCD Arrays Bilder eines Messstreifens von 1150 km Breite. Die aufgenommen Strahlen sind ausschließlich auf die Reflexion des Sonnenlichtes auf der Erdoberfläche zurückzuführen, deshalb sind auch keine Messungen in der Eklipse möglich. Der erfasste Spektralbereich von MERIS liegt zwischen 390 nm bis 1040 nm. Durch die Spektroskopie des Bildes ergeben sich Informationen über den Chlorophyll- und Schwebeteilchengehalt sowie die Eigenschaft etwaiger Sedimentschichten der Ozeane. Zweitrangig ist die Untersuchung der Atmosphäre mit MERIS, da dazu andere Instrumente besser geeignet sind.

GOMOS (Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars)

Von GOMOS (Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars) wird die Zusammensetzung der Atmosphäre untersucht. Mit einem Spiegel werden Sterne von ausreichender Leuchtkraft anvisiert, kurz bevor sie hinter dem Horizont verschwinden, aber bevor die Sicht auf den Stern durch die Atmosphäre getrübt wird. Von diesem Bild wird ein Spektrum erstellt, das später als Vergleichsbasis dient. Folgt nun ENVISAT seiner Laufbahn, verschwindet der Stern langsam hinter der Erde. Bevor er jedoch vollkommen verschwunden ist, wird sein Licht durch die verschiedenen Schichten der Erdhülle gedämpft. Dies schlägt sich auch in den Spektren wieder, die in dieser Phase erstellt werden. Aufgrund der elementspezifischen Absorption verschiedener Wellenlängen kann daraus deren Konzentration ermittelt werden. Das Hauptaugenmerk liegt hier auf der Beobachtung der Verteilung von Ozon, Kohlenwasserstoffen und Stickoxiden. Dieses Prinzip zur Messung der Atmosphärenbestandteile wurde erstmals von GOMOS eingesetzt, ist extrem präzise und erlaubt außerdem eine globale und dreidimensionale Analyse.

ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar)

Das ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar) sendet mit seiner Antenne Radarstrahlen im C-Band zur Erde und empfängt die reflektierten Strahlen wieder. Durch das rechentechnisch aufwendige Verfahren Synthetic Aperture Radar imitiert die Antenne aufgrund ihrer stetigen Fortbewegung, bestimmt durch die Satellitengeschwindigkeit von 7,5 km/s, eine sehr große (synthetische) Antenne. Dadurch erzielt das Radar eine hohe geometrische Auflösung von bis zu 30m. ASAR bietet verschiedene Aufnahmemodi, es werden entweder kleine Bilder mit hoher, oder große Bilder mit niedriger Auflösung erstellt. Durch das aktive Senden der Radarstrahlen und ihrer Eigenschaft ist das Instrument unabhängig von Bewölkung und Tageslicht. Die Einsatzgebiete von ASAR liegen vor allem in der Umweltbeobachtung.

MIPAS (Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding)

MIPAS (Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding) ist ein weiteres Spektrometer an Bord von ENVISAT. Im Gegensatz zu MERIS ist es jedoch ausschließlich auf die Untersuchung der Atmosphäre ausgerichtet und kann auch ohne Sonnenlicht operieren. Aus diesem Zweck ist sein Spektrum im Vergleich zu MERIS, das im sichtbaren Wellenlängenbereich fungiert, in den Infrarotbereich verschoben. Von MIPAS können sowohl verschiedene Spurengase, Wasserdampf und die Temperatur der Atmosphäre als auch deren Austauschvorgänge aufgezeichnet werden. Es können Höhenprofile bis zu einer vertikalen Auflösung von 3 km aufgenommen werden.

SCIAMACHY (SCanning Imaging Absorption SpectroMeter for Atmospheric CHartographY)

Das SCIAMACHY (SCanning Imaging Absorption SpectroMeter for Atmospheric CHartographY) ist ebenfalls wie MIPAS ein Spektrometer zur Untersuchung der Atmosphäre. Es arbeitet jedoch im sichtbaren, nahen Infrarot und einem kurzen Teil des Infrarot Wellenlängenbereichs und ist daher auf die Sonne oder schwächere Lichtquellen wie den Mond angewiesen. Ein weiterer Unterschied zwischen den beiden Instrumenten besteht in der Ausrichtung des Blickfeldes. MIPAS Blickrichtungen zeigen seitlich zum Orbit und gegen die Flugrichtung von ENVISAT tangential zur Erde auf die Atmosphärenschichten. Das Blickfeld von SCIAMACHY zeigt dagegen sowohl in Flugrichtung als auch direkt vertikal nach unten. Wenn der Satellit die im Voraus horizontal abgetastete Luftsäule erreicht, kann er sie erneut vertikal abtasten. Dadurch kann die Zusammensetzung der Atmosphäre besser bestimmt und zudem eine bessere räumliche Auflösung erreicht werden.

Einzelnachweise

1. ↑ Satellitenbild der Woche, Meldung auf Spiegel Online vom 30. November 2007
2. ↑ Envisat fliegt tiefer, Meldung auf raumfahrer.net vom 28. Oktober 2010

Weblinks

• Raumfahrer.net: Envisat-Sonderseite
• EADS Astrium: Envisat
• DLR: Envisat
• ESA: Envisat (englisch)
• Where is Envisat? (englisch)
• Filmbericht über Envisat

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