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GRACE-FO
Erdschwerefeld noch genauer vermessen
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik
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21. Dezember 2017

Mehr als 15 Jahre lang haben die beiden Satelliten der Mission GRACE das Schwerefeld der Erde vermessen, erst im Oktober ging die Mission zu Ende. Doch ein Nachfolger steht bereit und soll im Frühjahr in einen Erdorbit starten. Mit an Bord wird erstmals auch ein Laserinterferometer zur Abstandsbestimmung sein, das noch genauere Messungen erlaubt.

GRACE-FO

Die GRACE-Follow-On-Satelliten vor der Verschiffung bei Airbus.  Foto: Airbus [Großansicht]

Mitte Dezember hat das Satelliten-Duo GRACE Follow-On (GRACE FO) seinen ersten Schritt zur Reise in die Erdumlaufbahn gemacht. Es flog per Luftfracht in die USA, wo es im Frühjahr 2018 von der Luftwaffenbasis Vandenberg in Kalifornien ins All starten wird. GRACE FO wird das Schwerefeld der Erde vermessen, um so mit anderen Methoden nicht nachweisbare Bewegungen von Wasser, Eis und Landmassen – Indikatoren des Klimawandels – zu überwachen. Mit an Bord ist ein am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut; AEI) entwickelter Technologiedemonstrator, der die Messung noch genauer machen soll. Zum Einsatz kommt dabei eine für das zukünftige Weltraum-Gravitationswellen-Observatorium LISA entwickelte und in LISA Pathfinder getestete Technologie.

 "Bei GRACE Follow-On kommt aus der Gravitationswellenforschung stammende Technologie bei der hochpräzisen Vermessung des Erdschwerefelds zum Einsatz," erklärt Prof. Karsten Danzmann, Direktor am AEI Hannover und Direktor des Instituts für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover. "Damit findet die an unserem Institut durchgeführte Forschung eine wichtige Anwendung in der Geodäsie."

GRACE Follow-On (GRACE steht für "Gravity Recovery and Climate Experiment") ist eine gemeinsame amerikanisch-deutsche Satelliten-Mission des NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena (Kalifornien) und des deutschen GeoForschungszentrum (GFZ) in Potsdam. Die Satelliten wurden von Airbus in Friedrichshafen gebaut.

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Die Mission besteht aus einem Satelliten-Tandem in einer niedrigen polaren Erdumlaufbahn. Die Satelliten vermessen ihren gegenseitigen Abstand von rund 220 Kilometer hochpräzise auf Nanometer genau. Sowohl die örtlichen Details als auch die zeitlichen Veränderungen des irdischen Schwerefeldes lassen sich aus den Schwankungen dieser Abstände ableiten. Diese Veränderungen im Erdschwerefeld wiederum können genutzt werden, um Indikatoren des Klimawandels zu messen. Dazu zählen beispielsweise das Abschmelzen der polaren Eismassen und Veränderungen im Grundwasserpegel.

GRACE Follow-On setzt die erfolgreiche GRACE-Mission fort, die über 15 Jahre aktiv war und erst in diesem Jahr zu Ende gegangen ist. Zudem wird das zuvor verwendete Messprinzip der Abstandsmessung mittels Mikrowellen um ein Laserinterferometer erweitert und damit auf Nanometer-Genauigkeit verbessert. Das Laserinterferometer fliegt als Technologie-Demonstrator auf der Satellitenmission mit und ist eine gemeinsame Entwicklung von JPL und AEI Hannover.

Um aus dem im Weltall gemessenen Lasersignal den Abstand der Satelliten präziser als jemals zuvor zu ermitteln, kommt eine am AEI für das zukünftige Weltraum-Gravitationswellen-Observatorium LISA entwickelte Technologie zum Einsatz. Die für LISA entwickelte Messtechnik wurde an die Anforderungen der GRACE-FO-Mission angepasst und ist eine wissenschaftliche Premiere: Erstmals wird ein Laserinterferometer zwischen entfernten Satelliten aufgespannt und zur Längenmessung eingesetzt.

"Mit GRACE Follow-On schlagen wir zwei Fliegen mit einer Klappe: das erste Laserinterferometer im Weltall ist ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zu LISA, dem zukünftigen Gravitationswellen-Observatorium im All," so Prof. Gerhard Heinzel, Gruppenleiter am AEI Hannover. "Und wir setzen die LISA-Technologie zum Nutzen der Erde ein, um entscheidende Indikatoren des Klimawandels noch genauer überwachen und ihn damit besser verstehen zu können."

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