Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Satellitentrio zur Erforschung des Erdmagnetfeldes

22.11.2013
SWARM-Satelliten mit Bilderbuchstart ins All gebracht

Im dichten Nebel hob eine russische Rockot-Rakete am 22.11.2013 pünktlich um 13 Uhr 02 Minuten und 15 Sekunden Mitteleuropäischer Zeit vom Kosmodrom Plesetsk ab. In der Spitze der Rakete: drei baugleiche Satelliten zur Messung des Erdmagnetfelds.


SWARM-Konstellation (Abbildung: ESA/AOES Medialab)

Nach gut anderthalb Stunden, um 14:37:48 MEZ konnte Erfolg gemeldet werden: alle drei Satelliten trennten sich problemlos von der Trägerrakete und es konnte über die Bodenstationen Kiruna (Schweden) und Longyearbyen/Spitzbergen (Norwegen) Funkkontakt mit ihnen aufgenommen werden. Wissenschaftler des GFZ und geladene Gäste beobachteten per Fernübertragung den Start der Mission mit dem Namen SWARM von der Europäischen Raumfahrtagentur ESA in Darmstadt.

Anlässlich des gelungenen Starts sagte Professor Johanna Wanka, Bundesministerin für Bildung und Forschung: „Wir freuen uns sehr, dass diese europäische Mission so gut gestartet ist. Das Magnetfeld der Erde ist unser Schutzschild vor der kosmischen Teilchenstrahlung. Es unterliegt aber natürlichen Schwankungen, sei es aus dem Erdinneren, sei es durch Ausbrüche auf der Sonne. Seine Funktion besser zu erforschen und das Weltraumwetter genauer zu erfassen, ermöglicht uns Rückschlüsse für das Leben auf unserem Planeten.“

Professor Reinhard Hüttl, der Vorstandsvorsitzende des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ, wies auf eine Potsdamer Erfolgsstory hin: „Die drei Satelliten sind direkte Entwicklungen aus der CHAMP-Mission des GFZ, die im Jahre 2000 gestartet wurde. CHAMP mit seinen Nachfolgern GRACE und SWARM erweist sich so als Gründervater einer ganzen Generation von Satelliten und weltraumgestützten Messverfahren.“

Ein Trio für’s Magnetfeld

SWARM ist eine Mission der ESA im Rahmen ihres „Living Planet“-Programms. „Der Satellitenschwarm - daher der Name - soll für mindestens vier Jahre aus dem All das Erdmagnetfeld mit bisher unerreichter Präzision vermessen,“ führt Professor Hüttl weiter aus. Dafür fliegen die drei Satelliten in optimierter Formation: zwei Satelliten (SWARM-A, SWARM-B) fliegen in 450 Kilometern Höhe mit 150 Kilometern Abstand nebeneinander her, der dritte (SWARM-C) steigt auf 530 Kilometer Höhe in eine höhere Umlaufbahn. Der Grund für diesen komplizierten Formationsflug liegt im Magnetfeld selbst: dieses wird erzeugt durch die Strömung elektrisch leitenden, flüssigen Eisens im äußeren Erdkern, 2900 Kilometer unter unseren Füßen.

Es wird beeinflusst durch die Leitfähigkeit und die Dynamik des darüber liegenden Erdmantels (bis rund 40 Kilometer unter der Erdoberfläche). Schließlich tragen noch die magnetisierten Gesteine der Erdkruste zum Erdmagnetfeld bei. Hinzu kommt, dass auch die Sonne und Ströme im erdnahen Weltraum von außen das Erdmagnetfeld beeinflussen. Will man diese einzelnen Bestandteile untersuchen, muss man dafür das vom Satelliten gemessene Gesamtsignal des Magnetfeldes in die einzelnen Bestandteile auftrennen.

„Das tiefer fliegende SWARM-Paar kann durch seinen Abstand von 150 Kilometern mit einem Stereo-Blick auf das Magnetfeld der Erdkruste schauen“, erläutert Professor Hermann Lühr, einer der drei Principle Investigators der Mission, Mitglied in der SWARM Mission Advisory Group und Leiter des SWARM-Projektbüros am GFZ. „So können wir diesen Bestandteil mit sehr hoher Genauigkeit analysieren.“ Der dritte, obere SWARM-Satellit kann wiederum die nach oben hin abnehmende Stärke des Magnetfeldes genauer bestimmen, zudem fliegt dieser Satellit in einem über die Zeit immer stärker zunehmenden Winkel zur Bahn des unteren Paars. Die Gesamtmessung wird ein Bild des Erdmagnetfeldes in einer bisher noch nie erreichten Präzision geben.

Quasi als Nebeneffekt ergibt sich die Möglichkeit, das Weltraumwetter genauer zu beobachten. Darunter versteht man durch Ausbrüche unserer Sonne, aber auch entfernter Sterne erzeugte magnetische Stürme, die unsere technische Zivilisation stören oder gar lahmlegen können. So erzeugte ein starker Sonnensturm im Jahr 1989 einen Zusammenbruch der Stromversorgung in Kanada.

Die Rolle des GFZ in der SWARM-Mission

Die Erforschung des Erdmagnetfeldes gehört zum Arbeitsprogramm des Deutschen GeoForschungsZentrums seit seiner Gründung. Zudem hat das GFZ durch seine eigenen Satellitenmissionen, insbesondere CHAMP und GRACE, Erfahrung mit Missionen dieser Art. Daher wurde vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) das Swarm-Projektbüro am GFZ angesiedelt. Dieses Büro dient als Koordinierungsstelle und ist die Schnittstelle zur Nutzung der Swarm-Daten und –Datenprodukte. Es koordiniert in der Mission die deutschen Förderprogramme und die ESA-Ausschreibungen.

„Im Vorfeld dienten die aus der CHAMP- und GRACE-Mission gewonnenen Erfahrungen bei der technischen Unterstützung in Planung und Fertigung der Satelliten“, so Hermann Lühr (GFZ). „CHAMP war das Vorbild für die Swarm-Satellitenflotte.“ Das gilt auch für die Datenverarbeitung und Erstellung von höherwertigen Datenprodukten.

Hermann Lühr: „Die gewaltigen Mengen an Daten müssen aufbereitet, untersucht und zu konkreten Ergebnissen verdichtet werden. GFZ-Mitarbeiter mit Erfahrung aus den vorangegangenen Satellitenmissionen arbeiten im europäischen SCARF-Konsortium für die Erzeugung höherwertiger Datenprodukte, die zur unmittelbaren Nutzung geeignet sind.“ SCARF steht dabei für Satellite Constellation Application and Research Facility.

Zu den Satelliten

Die drei SWARM-Satelliten kosten zusammen rund 220 Millionen Euro, jeder einzelne wiegt 500 Kilogramm. In der Startrakete liegt ein vier Meter langer Messausleger eingeklappt auf dem Rücken des fünf Meter langen Satellitenkörpers. Dieser Messausleger wird einige Stunden nach dem Aussetzen der Satelliten, nachdem die Bordbetriebssysteme Stück für Stück angeschaltet wurden, ausgeklappt. Der Grund dafür ist, dass die Oberfläche der Satelliten mit Solarzellen zur Stromversorgung bestückt ist. Das durch den Strom erzeugte Magnetfeld würde aber die Messung stören, daher sind die Magnetfeld-Messgeräte auf dem Messausleger angebracht.

An der Spitze des Auslegers befindet sich das besonders empfindliche Gerät zur Messung der Magnetfeldstärke, in der Mitte des Auslegers die Sensoren zur Bestimmung der Richtung des Magnetfeldes. Hier sitzen auch die drei Sternsensoren, mit denen der Satellit seine Lage bestimmt und korrigiert.

Die drei Satelliten fliegen anfangs parallel auf einer Nord-Süd-Bahn mit etwa 88° Inklination. SWARM-C wird danach langsam mit 30° pro Jahr umgelenkt und fliegt dann in einem zunehmenden Winkel zur Umlaufbahn von SWARM-A und –B.

Bilder in druckfähiger Auflösung finden sich hier:
http://www.gfz-potsdam.de/medien-kommunikation/bildarchiv/gfz-satellitenmissionen/swarm/
Filme stehen zum Herunterladen unter:
ftp://ftp.gfz-potsdam.de/pub/incoming/PR/SWARM

Franz Ossing | GFZ Potsdam
Weitere Informationen:
http://www.gfz-potsdam.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Forscher gehen Sumatra-Erdbeben auf den Grund
29.05.2017 | MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

nachricht Neue Erkenntnisse zum Meeresspiegel-Anstieg
26.05.2017 | Universität Siegen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

Der steigende Bedarf an schneller, leistungsfähiger Datenübertragung erfordert die Entwicklung neuer Verfahren zur verlustarmen und störungsfreien Übermittlung von optischen Informationssignalen. Wissenschaftler der Universität Johannesburg, des Instituts für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) präsentieren im Fachblatt „Journal of Optics“ eine neue Möglichkeit, glasfaserbasierte und kabellose optische Datenübertragung effizient miteinander zu verbinden.

Dank des Internets können wir in Sekundenbruchteilen mit Menschen rund um den Globus in Kontakt treten. Damit die Kommunikation reibungslos funktioniert,...

Im Focus: Strathclyde-led research develops world's highest gain high-power laser amplifier

The world's highest gain high power laser amplifier - by many orders of magnitude - has been developed in research led at the University of Strathclyde.

The researchers demonstrated the feasibility of using plasma to amplify short laser pulses of picojoule-level energy up to 100 millijoules, which is a 'gain'...

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungen

49. eucen-Konferenz zum Thema Lebenslanges Lernen an Universitäten

29.05.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz an der Schnittstelle von Literatur, Kultur und Wirtschaft

29.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligente Sensoren mit System

29.05.2017 | Messenachrichten

Geckos kommunizieren überraschend flexibel

29.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

1,5 Millionen Euro für vier neue „Innovative Training Networks” an der Universität Hamburg

29.05.2017 | Förderungen Preise