|
Entwicklung von zentraler Komponente abgeschlossen
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik
astronews.com
8. Juli 2026
Die Next Generation Gravity Mission der ESA soll
2032 ins All starten, um die Arbeit der GRACE-Satellitenmissionen fortzusetzen
und zu erweitern: entscheidende Indikatoren des Klimawandels sollen aus einer
niedrigen Erdumlaufbahn durch Messung von Veränderungen des Erdschwerefeldes
erfasst werden. Nun wurde die Entwicklung einer entscheidenden Komponente für
die Mission abgeschlossen.
Die Next
Generation Gravity Mission (NGGM) der ESA soll
aus zwei Satelliten bestehen, die ab 2032 die
Erde umrunden und das Erdschwerefeld mittels
Laserabstandsmessungen vermessen.
Bild: DLR (CC BY-NC-ND 3.0) [Großansicht] |
Nach vier Jahren technologischer Entwicklung am Max-Planck-Institut für
Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut; AEI) und vier Monaten strenger
Tests hat das technische Modell der Instrument Control Unit (ICU) für die
Next Generation Gravity Mission (NGGM) der Europäischen
Weltraumorganisation (ESA) die abschließende Testkampagne mit Bravour bestanden.
Die ICU überwacht und koordiniert die Mess-, Steuerungs- und
Datenverarbeitungsfunktionen des Laserinstruments im All. Mit dem erfolgreichen
Abschluss der Testkampagne hat das AEI-Team nachgewiesen, dass die ICU die
wichtigsten Anforderungen erfüllt.
"Unsere ICU ist das erste spezielle Steuerungssystem für Instrumente der
satellitengestützten Laserinterferometrie, das vollständig in Europa entwickelt
wurde", sagt Vitali Müller, der für NGGM verantwortliche wissenschaftliche
Mitarbeiter am AEI. "Diese Leistung zeigt die einzigartige Expertise der
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler und Ingenieurinnen und Ingeniueren am
AEI bei der Entwicklung und Validierung komplexer laserinterferometrischer
Instrumente für Weltraummissionen", fügt Guido Müller, Leiter der Abteilung
Präzisionsinterferometrie und Fundamentale Wechselwirkungen am AEI, hinzu. "Die
durch NGGM gewonnenen Erfahrungen zementieren das technologische Fundament für
zukünftige Missionen wie LISA und festigen die Führungsrolle der
Max-Planck-Gesellschaft und der deutschen Wissenschaft in der weltraumgestützten
Interferometrie."
Die Next Generation Gravity Mission der ESA NGGM ist ein geplantes
europäisches Satelliten-Tandem, das im Jahr 2032 ins All starten und von dort
aus weltweit Indikatoren des Klimawandels überwachen soll. Dies umfasst die
Beobachtung sinkender Grundwasserpegel, schmelzender Eismassen und steigender
Meeresspiegel anhand der dadurch entstehenden Veränderungen im Gravitationsfeld
der Erde. NGGM wird die langfristigen Messungen von Klimawandel-Indikatoren
fortsetzen, die frühere Satellitenmissionen begonnen haben: GRACE kartierte das
irdische Schwerefeld von 2002 bis 2017. GRACE Follow-On übernahm diese
Beobachtungen ab 2018 und wird sie voraussichtlich bis 2028 fortsetzen. GRACE-C,
der Nachfolger von GRACE Follow-On, soll 2028 starten.
NGGM und GRACE-ähnliche Missionen schicken Laserstrahlen zwischen zwei
Satelliten hin und her, um Veränderungen ihres gegenseitigen Abstands auf
Nanometer genau zu messen. Die unterschiedliche Anziehungskraft des Teils der
Erde unterhalb der Satelliten verursacht diese winzigen Abstandsänderungen.
Anhand dieser Abstandsmessungen können Forschende so beispielsweise bestimmen,
wie viel Eis in einer bestimmten Region Grönlands geschmolzen ist oder wie sich
der Grundwasserpegel in einem bestimmten Gebiet der Welt verändert hat. Die
Instrument Control Unit dient als Gehirn des Laser-Tracking-Instruments von
NGGM. Sie bestimmt aus den Lasersignalen die Entfernung zwischen den Satelliten,
steuert die Elektronik der optischen Bank und die Lasersubsysteme und erzeugt
die Telemetriedaten für den Satelliten-Bordcomputer.
Alle GRACE-Satellitenpaare umrunden die Erde in einem gegenseitigen Abstand
von 220 Kilometern in einer niedrigen Erdumlaufbahn, die sie über die Pole
unseres Planeten führt. Die beiden NGGM-Satelliten werden einen ähnlichen
Abstand haben, ihre Umlaufbahn wird jedoch gegenüber den GRACE-Umlaufbahnen
geneigt sein. Das Projekt Mass-Change and Geosciences International
Constellation (MAGIC) wird die Messungen von GRACE-C und NGGM kombinieren,
während die Satelliten gemeinsam die Erde beobachten.
Mit MAGIC wird man Veränderungen im Erdschwerefeld – sowohl zeitlich als auch
räumlich – deutlich genauer auflösen können. "Mit MAGIC können wir viel
schneller und klarer erkennen, wie und wo sich unser Planet verändert", sagt
Gerhard Heinzel, Gruppenleiter am AEI und Instrumentenwissenschaftler für die
deutschen Beiträge zu GRACE-C. "MAGIC wird bis zu alle drei Tage statt einmal im
Monat Gravitationskarten der Erde erstellen, und diese mit einer Auflösung von
bis zu 100 Kilometern statt mehreren hundert."
Forschende des AEI sind aufgrund ihrer jahrzehntelangen Expertise an der
Entwicklung der Laserinstrumente beteiligt, die sowohl bei GRACE-C als auch bei
NGGM zum Einsatz kommen. Sie nutzen ihre bisherigen Erfahrungen bei Entwicklung
und Management der GRACE-Follow-On-Technologie, um Synergien zwischen der
Beobachtung von Gravitationswellen im All und der Erdbeobachtung zu fördern. So
wurde das am AEI für LISA – das geplante Gravitationswellen-Observatorium im All
– entwickelte Phasenmeter an die Anforderungen der Missionen zur Vermessung des
irdischen Schwerefelds angepasst. Darüber hinaus wurde im Rahmen einer
Zusammenarbeit zwischen der NGGM-ICU-Entwicklung und LISA ein verbesserter
Algorithmus zur differentiellen Wellenfrontmessung implementiert.
Das technische Modell der ICU wurde im Auftrag der SpaceTech GmbH gemeinsam
mit Industriepartnern realisiert: Guizzo Space unterstützte das Elektronikdesign
und die Fertigung und Airbus Defence and Space GmbH die Firmware- und
Softwareentwicklung. Die Ergebnisse aus der Entwicklung, dem Design und den
Tests des technischen Modells bestimmen die nächsten Schritte zur weiteren
Entwicklung der ICU bis zum Start von NGGM. Die Industriepartner werden nun mit
dem Bau von Qualifikations- und Flugmodellen der ICU beginnen. Forschende am AEI
werden diese Entwicklungen mit weiteren umfangreichen Tests der Hardware am
Institut begleiten.
|
