Living Planet
Die Missionen sind das Ergebnis eines mehrstufigen Auswahlverfahrens. Durch regelmäßige Aufrufe werden Wissenschaftler dabei wesentlich in die Ausgestaltung des Programms eingebunden. Die Einzelmissionen treten zudem die Nachfolge der extrem leistungsfähigen „Umwelt-Allroundsatelliten“ ERS-1, ERS-2 und ENVISAT an. Deren erfolgreiche Messungen setzt seit 2014 das Copernicus-Programm von ESA und Europäischer Union mit dem Aufbau eines eigenständigen Satellitensystems für die globale Umwelt- und Sicherheitsüberwachung fort.
Acht Earth-Explorer-Satelliten auf einen Blick
GOCE (gestartet am 17. März 2009; Wiedereintritt am 11. November 2013):
Der Umweltsatellit GOCE (Gravity field and steady-state-Ocean Circulation Explorer) hat mit bisher unerreichter Präzision das Schwerefeld der Erde vermessen. Die Ergebnisse sind insbesondere für die Ozeanographie, die Geophysik und die Erforschung des Meeresspiegels wichtig. Deutsche Firmen sind maßgeblich am Bau des Satelliten beteiligt, wie etwa Airbus Defense and Space in Friedrichshafen als Hauptauftragnehmer für die Satellitenplattform.
Die Zarm Technik GmbH in Bremen fertigte magnetfeldbasierte Lageregelungselemente (Magnetic Torquer) und die RWE Space Solar Power GmbH in Heilbronn stellte Solarzellen für die Mission her. An der Datenverarbeitung ist das Institut für Astronomische und Physikalische Geodäsie an der Technischen Universität München führend beteiligt.
Die Mission GOCE ist nach einer Betriebsphase von vier Jahren und acht Monaten durch geplante Absenkungen am 11. November 2013 in die Atmosphäre eingetreten. Nach Verglühen der wesentlichen Teile des Satelliten in der Erdatmosphäre sind einige wenige Trümmer auf Höhe der Falklandinseln in den Südatlantik gestürzt. Der Wiedereintritt wurde bis kurz vor dem Verglühen in der Atmosphäre von Bordinstrumenten verfolgt, sodass wertvolle Information über die letzte Phase des Satelliten auch als Zahlenmaterial für die optimierte Steuerung zukünftiger Missionen vorliegt.
SMOS (gestartet am 2. November 2009)
Die SMOS-Mission (Soil Moisture and Ocean Salinity) lieferte zum ersten Mal globale Karten der Bodenfeuchte und des Salzgehaltes der Ozeane. Beides sind wichtige Größen für ein besseres Verständnis von Klimasystem und Wasserkreislauf. Deutsche Forschergruppen sind unter anderem an der Überprüfung der Missionsdaten durch Bodenmessungen und Modellvergleiche sowie beim Gewinnen von zusätzlichen Informationen über das Meereis beteiligt. Aufgrund der erfolgreichen Resultate und des guten technischen Zustands des Satelliten wurde der Betrieb bis 2017 verlängert.
CryoSat-2 (gestartet am 8. April 2010)
Die CryoSat-Mission hat Daten über die Dicke der polaren Eisüberdeckung und des Meereises gesammelt. Wie groß der Einfluss der Erderwärmung auf diese Größen ist, ist eine der heiß diskutierten Fragen der polaren Klimaforschung. Der Satellit ist ein Nachbau von CryoSat-1, dessen Start im Oktober 2005 aufgrund eines Fehlers in der Startrakete fehlschlug. Hauptauftragnehmer beim Bau der Mission war Airbus Defence and Space in Friedrichshafen. Die sehr guten Resultate – insbesondere zu Änderungen der Eisdicke an den Polarkappen - aus dem bisherigen Betrieb und der gute Zustand des Satelliten haben dazu geführt, dass die Missionsdauer bis 2017 verlängert wurde.
Swarm (gestartet am 22. November 2013)
Swarm ist eine Konstellation von drei Satelliten. Sie liefert die bisher genaueste Vermessung des Erdmagnetfeldes und seiner zeitlichen Veränderung. Daraus können neue Einblicke in den Aufbau und die Prozesse im Erdinneren und in der oberen Atmosphäre gewonnen werden. Zusätzlich profitieren viele verschiedene Anwendungsgebiete, wie Weltraumwetter-Vorhersage, Navigation und Lagerstättenerkundung. Airbus Defence and Space in Friedrichshafen war Hauptauftragnehmer für den Bau der Swarm-Satelliten. Das erste globale statische Modell des Erdmagnetfelds, das aus SWARM-Daten erstellt wurde, ist inzwischen das grundlegende Referenzmodell in der Geoforschung.
Aeolus (Start: Anfang 2018)
Ziel der Aeolus-Mission ist es globale Beobachtungsdaten des dreidimensionalen Windfeldes zu liefern. Diese Beobachtungen schließen eine wichtige Lücke im bestehenden meteorologischen Beobachtungsnetzwerk und können wesentlich zur Verbesserung der numerischen Wettervorhersage beitragen – besonders der mittelfristigen Vorhersage. Diese anspruchsvolle Mission verwendet ein neues Messverfahren auf Basis starker Laser-Pulse.
EarthCARE (Start: Anfang 2019)
EarthCARE (Earth Clouds, Aerosols and Radiation Explorer) ist eine japanisch-europäische Gemeinschaftsmission. Sie untersucht die Zusammenhänge und Wirkungen von Wolken und Aerosol-Partikeln auf den Strahlungshaushalt der Erde. Wolken, Aerosole und deren Wechselwirkungen stellen in derzeitigen Modellen zur Klimaentwicklung eine bedeutende Unsicherheit dar. Ein genaues Erfassen von Wolkenprozessen ist auch wichtig für Verbesserungen der numerischen Wettervorhersage. Der Satellit wird ebenfalls von Airbus Defence and Space in Friedrichshafen gebaut. Ein Instrument wird dabei von der japanischen Raumfahrtagentur JAXA beigestellt.
BIOMASS (Start: nicht vor 2022)
BIOMASS ist eine Radarmission zur Bestimmung der Biomasse in den Wäldern der Erde. Bisher existieren lediglich Schätzungen zu deren Menge mit einer sehr hohen Ungenauigkeit. Da die Biomasse fast ausschließlich aus Kohlenstoff besteht, entspricht sie zugleich dem größten Anteil terrestrisch gebundenen Kohlenstoffs im Kohlenstoff-Zyklus der Erde. Damit ist sie eine der wesentlichen Eingangsgrößen in Klimamodellen. Eine genauere Kenntnis der Menge an Biomasse erlaubt daher präzisere Vorhersagen zur Erwärmung des Klimas.
FLEX (Start: nicht vor 2022)
Im Oktober 2015 wurde FLEX als achte Earth Explorer Mission ausgewählt. Mit Hilfe eines abbildenden Spektrometers soll hierbei die von Pflanzen ausgestrahlte Lichtmenge gemessen werden. Anhand dieser Fluoreszenzmessungen können Wissenschaftler den Photosynthesumsatz in Ökosystemen bestimmen. Darauf aufbauend lassen sich Aussagen über die Effizienz der Photosynthese, das Pflanzenwachstum und den Stress, dem die Vegetation ausgesetzt ist, treffen. FLEX baut auf wesentliche Vorarbeiten aus Deutschland, insbesondere am Forschungszentrum Jülich, auf. Dort wird grundlegende Forschung zur Photosynthese in der Fernerkundung betrieben. Mit einem Flugzeug-getragenen System, das vom Forschungszentrum Jülich entwickelt wurde, konnte die prinzipielle Machbarkeit nachgewiesen werden.
Earth Watch
Ein weiteres Programmelement im Living-Planet-Programm ist die Earth-Watch-Linie, in der zukünftige Satellitensysteme für den nachhaltigen operationellen Einsatz vorbereitet werden. Das Konzept langfristig garantierter Datendienste steht hier im Mittelpunkt. Eine Voraussetzung dabei ist, dass der Routinebetrieb außerhalb des ESA-Rahmens finanziert wird. Ein Beispiel hierfür sind Entwicklung und Bau der meteorologischen Satelliten der Meteosat-Reihe, welche in Zusammenarbeit mit der europäischen Organisation EUMETSAT realisiert wird.
Neben diesem schon traditionellen Bereich der Meteorologie werden auch eine Reihe anderer Anwendungen mit strategischem und ökonomischem Potential ins Auge gefasst, wie Land- und Forstwirtschaft, Geologie, Umweltbeobachtung, Ozean- und Küstenmanagement, Kartographie, Versorgungswirtschaft und Sicherheit. Diese Aktivitäten sind nun in das eigenständige GMES-Programm übergegangen. Auch die Entwicklung der Datennutzung für GMES ist unter dem Namen GSE (GMES Service Element) Bestandteil des Earth-Watch-Programms.
Climate Change Initiative
Im Rahmen von „Earth Watch“ wurde im Jahr 2009 das Programmelement Climate Change Initiative (CCI) von der ESA ins Leben gerufen. In derzeit insgesamt 13 Projekten wird der Aufbau von konsistenten Zeitreihen aus Satellitendaten zu jeweils einer Klimavariablen, den sogenannten "Essential Climate Variables", durchgeführt. Damit soll ein erheblicher Beitrag zu den Zielen von GCOS (Global Climate Observing System) auf Basis von Satellitendaten geleistet werden. Durch Berechnung und Bereitstellung in einer einheitlichen Infrastruktur soll es sowohl Forschern wie auch Serviceanbietern ermöglicht werden, diese Daten zu nutzen. Typische Nutzungsanwendungen neben der Klimaforschung sind auch vielfältige Anwendungen, die durch Änderungen im Klima betroffen sind.