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Sentinel-5 vermisst das Farbspektrum des Lichts. Damit lässt sich feststellen, welche Substanzen in der Erdatmosphäre zu finden sind. So lassen sich Schadstoffe aber auch Partikel von Vulkanasche orten.

In der Umlaufbahn

Bald schwebt ein Schadstoffdetektiv über uns

München - Vulkanausbrüche, Smog, Ozon: Sentinel-5, eine Art Schadstoffdetektiv im Weltraum, vermisst ab 2021 einmal am Tag die gesamte Erdatmosphäre. Gebaut wird das System bei Airbus in Ottobrunn.

Es war im April 2010: Ein Vulkanausbruch auf Island hielt Europa in Atem. Der Eyjafjallajökull schleuderte Kilotonnen an Asche in die Atmosphäre. Weil niemand so genau wusste, wo die Gesteinsteilchen, die Flugzeugtriebwerke im Zeitraffer aufarbeiten, wirklich waren, wurde vorsorglich der Luftraum über großen Teilen Europas gesperrt. Der Flugverkehr brach fast gänzlich zusammen. Der volkswirtschaftliche Schaden ging in die Milliarden.

Eine derartige Sperrung aufgrund einer Vermutung soll ab 2021 nicht mehr notwendig sein. Denn dann sorgt ein Hightec-Messinstrument im Orbit für einen klareren Blick auf die Atmosphäre. Unermüdlich kreist dann das Messinstrument Sentinel-5 huckepack auf einem Satelliten in rund 800 Kilometer Höhe über dem Boden von Pol zu Pol um die Erde. Bei jeder Umdrehung wird der Satellit um einige Längengrade versetzt, sodass er einmal täglich die gesamte Erdatmosphäre erfasst. Auch die Smogsituation – etwa in Megastädten – kann Sentinel-5 aktuell vermessen. Der Umwelt-Satellit Envisat, gewissermaßen ein Vorgänger von Sentinel, lieferte nur im Monatsrhythmus Daten über die ganze Erde.

Den 144-Millionen-Euro-Auftrag hat Airbus DS (früher Astrium) gewonnen. Das Spektrometer entsteht im Raumfahrtoptikzentrum Ottobrunn von Airbus DS.

Bei dem Messinstrument handelt es sich um ein Spektrometer, das von ultraviolett bis infrarot das gesamte Lichtspektrum aufnimmt. Weil jeder Stoff in der Atmosphäre bestimmte Farben aus dem Licht herauszieht, zeigt das Licht, das im Sensor ankommt, welche Substanzen sich in der Luft befinden. Neben Vulkanasche ist das auch Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid, Ozon oder auch Methan. Nur beim bekanntesten Klimagas, dem Kohlendioxid, scheitert der Sensor noch. „Da ist der Messvorgang etwas komplexer“, sagt Sentinel-5-Projektleiter Wolfgang Seefelder. „Das haben wir noch nicht geschafft.“

Dennoch kann Sentinel-5 auch Daten über den Klimawandel liefern – vor allem über die immer noch umstrittene Frage, welche Veränderungen natürlich – und damit unvermeidbar – sind, und welche auf den Einfluss des Menschen zurückgehen. Die erfassten und gesendeten Daten sollen Forschern in ganz Europa zur Verfügung stehen.

Doch wird es noch einige Jahre dauern bis Sentinel-5 im Einsatz ist. Der Start ist für 2021 vorgesehen. Dies sei für solche Projekte ein „ambitionierter Zeitplan“, sagt Projektleiter Wolfgang Seefelder. Morgen startet vom europäischen Weltraum-Bahnhof Kourou (Französisch-Guayana) gerade einmal Sentinel 1.

Die Erdbeobachtungssysteme der gesamten Sentinel-Serie liefern mit ganz unterschiedlichen Techniken auch unterschiedliche Bilder von der Erde aus dem Weltraum. Einige nutzen Radar, andere optische Systeme. Sentinel-4 greift wie Sentinel-5 auf ein Spektrometer zurück. Beide Systeme ergänzen sich. Bei Sentinel-4 hat das Instrument vom geostationären Orbit aus die Sahelzone, Nordafrika und Europa im Blick. Der geostationäre Orbit ist ein fester Platz in knapp 36 000 Kilometern Höhe über dem Äquator.

Das System liefert stündlich ein sehr grobes Bild über die Atmosphäre. Dagegen bietet Sentinel-5, das die Erdoberfläche aus 800 Kilometer Höhe täglich abtastet, ein viel genaueres Bild. Es teilt dabei die Erde in Flächen von sieben mal sieben Kilometern auf (das entspricht ungefähr der Fläche Münchens innerhalb des Mittleren Rings).

Warum aber sind so nützliche Messinstrumente nicht bereits auf Satelliten unterwegs? „Wir wären dazu vor wenigen Jahren gar nicht in der Lage gewesen“, sagt Seefelder. Nicht nur die Miniaturisierung von elektronischen und optischen Geräten macht es möglich. Modernste Technik ermöglicht es, an den Oberflächen von Metallen auch mikroskopisch feine Unebenheiten zu glätten. Dadurch wurden Geräte möglich, die einerseits hochsensibel sind, andererseits auch die brachiale Gewalteinwirkung eines Raketenstarts wegstecken können. Das kann man sich so vorstellen, als würde man mit einem Vorschlaghammer auf eine Armbanduhr einschlagen, die aber hinterher noch einwandfrei funktionieren soll.

Sentinel-5 ist übrigens als Drilling geplant. Wenn das erste System nach voraussichtlich siebeneinhalb Jahren ausfällt, steht ein zweites bereit und anschließend noch ein drittes. Damit ist die gesamte Mission auf mehrere Jahrzehnte angelegt. Vorgänger Envisat sollte eigentlich nur fünf Jahre im Weltall arbeiten. Doch er hielt unerwartet mehr als die doppelte Zeit durch, bevor er 2012 unerwartet den Kontakt zur Erde abbrach.

Von Martin Prem

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