Airbus baut in Ottobrunn hochpräzises Spektrometer für Sentinel-5

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Airbus Defence and Space wird für die Europäische Weltraumorganisation ESA das hochpräzise Sentinel-5-Instrument entwickeln und bauen. Der Auftrag hat einen Wert von 144 Millionen Euro. Aufgabe des Instruments ist die globale und tägliche Beobachtung der Zusammensetzung der Erdatmosphäre durch die Messung von Spurengasen und Aerosolen, die das Klima und die Luftqualität beeinflussen. Die Auslieferung des Hightech-Instruments ist für 2019, der Start des Satelliten für 2021 vorgesehen.

"Eine globale und kontinuierliche Umweltbeobachtung ist nur mit Hilfe von Satelliten und deren Instrumenten möglich. Wir bringen im Auftrag der ESA das Copernicus-Programm voran und bauen in unserem Raumfahrtoptikzentrum Ottobrunn bei München das nächste wichtige Instrument, das hochpräzise Spektrometer Sentinel-5", sagte Michael Menking, Leiter Erdbeobachtung, Navigation und Wissenschaftsprogramme bei Space Systems.

Erfassung wichtiger Spurengase in der Atmosphäre

"Darüber hinaus bauen wir derzeit drei Sentinel-Satelliten und verschiedene andere Sentinel-Instrumente für das Copernicus-Programm, das eine moderne und effiziente Infrastruktur für Erdbeobachtung und Geoinformationsdienste schafft. Dies zeigt unsere hohe technische Kompetenz, die wir in den Dienst der globalen Umwelt- und Sicherheitsüberwachung stellen."

Sentinel-5 wird die Erde an Bord eines MetOP-Satelliten der zweiten Generation (MetOP-SG) auf einer polaren Erdumlaufbahn in einer Höhe von rund 800 Kilometern umkreisen. Mit einer Schwadbreite von zirka 2.670 Kilometern wird Sentinel-5 die Erdatmosphäre mit einer bisher unerreichten räumlichen Auflösung von sieben mal sieben Quadratkilometern in Nadirrichtung einmal täglich erfassen und Atmosphären- und Klimaforschern eine präzise Erkennung und Untersuchung von Emissionsquellen ermöglichen. Dazu gehört die Bestimmung der Konzentration von Spurengasen als wesentliche Bestandteile der Atmosphäre wie Ozon, Stickstoffdioxid, Schwefeldioxid, Methan, Formaldehyd, Kohlenmonoxid sowie Aerosole.

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Erfahrung mit wissenschaftlicher Sensorik aktiver Satelliten

Herzstück von Sentinel-5 ist ein bildgebendes UVNS-Spektrometer für den ultravioletten, sichtbaren, Kurzwellen- und Nahinfrarot-Spektralbereich (Ultraviolet Visible Near-infrared Shortwave), denn nur durch eine große spektrale Bandbreite ist die Messung der genannten Molekülarten möglich. Das gewichtsoptimierte Instrument mit einer Lebensdauer von mehr als sieben Jahren wiegt rund 270 Kilogramm. Es besteht aus einem Optikmodul mit Spiegelteleskop, einer optischen Strahlteiler-Baugruppe, zwei Spektrometer-Optiken füs Sichtbare bis Ultraviolette (UV-Vis) und einer für den Nahinfrarot-Bereich (NIR) sowie aus zwei Kurzwelleninfrarotsystemen (SWIR) und einem Kalibrierungs-Subsystem – und zwei elektronischen Kontrollbaugruppen. Für die Entwicklung und den Bau von Sentinel-5 stellt Airbus Defence and Space als Hauptauftragnehmer ein Team aus etwa 24 europäischen Zulieferern zusammen.

Airbus Defence and Space hat bereits eine Reihe von Instrumenten gebaut, die an Bord von Forschungs-, Erdbeobachtungs- und Wettersatellitenerfolgreich eingesetzt werden. So verfügt das Unternehmen über reichlich Erfahrung aus der Entwicklung von ERS-1 und Envisat, wichtige europäische Umweltbeobachtungssatelliten in niedriger Umlaufbahn, den Instrumenten Sciamachy zur Kartierung der Ozonschicht und der Entwicklung des Ozonlochs, Sentinel-4, einem dispersiven, bildgebenden Spektrometer aus dem geostationären Orbit, sowie des Spektrometers NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), dem größten europäischen Beitrag zum James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) der NASA.

Wetter- und Klimaprognosen im Fokus von Copernicus-Sentinel

Klimawandel, Luftqualität und die stratosphärische Ozonschicht haben dringenden Forschungsbedarf. Emissionen von Spurengasen und Aerosolen verändern die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre und können dadurch die Lebensbedingungen auf der Erde nachhaltig beeinträchtigen: Spuren- bzw. Treibhausgase erwärmen die Erde und tragen dadurch zur Verschiebung von Klimazonen und zum Anstieg des Meeresspiegels bei, Verbrennungsprodukte wie Stickoxide und Kohlenwasserstoffe führen zur Bildung von Luftverschmutzung durch Ozon und Aerosole, Fluorchlorkohlenwasserstoffe und Halone haben die stratosphärische Ozonschicht ausgedünnt.

Sentinel-5 beobachtet die Erdatmosphäre, damit der menschliche Einfluss auf Klima, Luftqualität und stratosphärisches Ozon genauer erfasst und von natürlichen Emissionen getrennt werden können. Darüber hinaus gilt es, den Zustand der Atmosphäre besser vorhersagen können: Dies reicht von echtzeitnahen Vorhersagen der Luftverschmutzung für den folgenden Tag bis zu Klimaprognosen über mehrere Jahrzehnte.

Copernicus ist das bislang ehrgeizigste Erdbeobachtungsprogramm und soll präzise, zuverlässige und leicht zugängliche Informationen und damit bessere Umweltbeobachtung liefern, die Auswirkungen des Klimawandels verstehen und zu mindern helfen und auch die zivile Sicherheit zu gewährleisten.

Die ESA ist verantworltich für die Koordinierung der Weltraumkomponenten des Programms, koordiniert die Bereitstellung der Daten von über 30 relevanten Satelliten, betreibt zusammen mit Eumetsat die Sentinels, während die EUA für die Daten von luft- und bodengestützten Sensoren verantwortlich ist.

Aus GMES wurde Copernicus

Copernicus ist die neue Bezeichnung für das Programm für globale Umwelt- und Sicherheitsüberwachung, das bisher als GMES (Global Monitoring for Environment and Security) bekannt war. Die Initiative der Europäischen Kommission wird in Partnerschaft mit der ESA und der Europäischen Umweltagentur (EUA) durchgeführt. Die Europäische Kommission ist im Auftrag der Europäischen Union für das Gesamtprogramm, die Festlegung von Anforderungen und das Management der Dienste zuständig.