Science
18.11.2013

Mission "Swarm" startet in den Weltraum

Ein neues Satelliten-Trio der Europäischen Weltraumorganisation ESA soll das Magnetfeld der Erde erforschen.

Am Freitag startet die Mission "Swarm" in den Weltraum, wie die ESA berichtet. Mit der bisher genauesten Vermessung des geomagnetischen Feldes sollen die Kenntnisse über die Vorgänge im Erdinneren und im erdnahen Weltraum erweitert werden. Orientierungshilfe für die Satelliten kommt aus Österreich.

Für das Leben auf der Erde ist das Magnetfeld des Planeten von entscheidender Bedeutung. Es schützt vor dem Beschuss durch geladene Teilchen aus dem Weltall. Der größte Teil des Magnetfelds entsteht im flüssigen Erdkern durch die Erdrotation, ähnlich einem Dynamo.

Das Magnetfeld ist in ständiger Veränderung. Der magnetische Norden verändert laufende seine Position und durchschnittlich zweimal in einer Million Jahre wechselt die Polarität. Eine Kompassnadel würde dann nach Süden statt nach Norden zeigen. Auch die Stärke des Magnetfelds ändert sich, derzeit schwächt es sich deutlich ab. Der deutsche Satelliten CHAMP beobachtete, dass die Feldstärke in Gegenden über Südamerika und dem Südatlantik rasch abnimmt - um bis zu zwölf Prozent in 30 Jahren. Bereits jetzt gibt es Störungen von Raumsonden in dieser Region.

Erdmagnetfeld-Überwachung

Das niedrig fliegende Satelliten-Trio "Swarm" soll die künftige Entwicklung des Erdmagnetfeldes präzise überwachen. Die Wissenschafter erhoffen sich davon, nicht nur einen tiefen Blick in das Innere der Erde zu werfen. Es sollen damit auch die Wechselwirkungen zwischen dem Sonnenwind und dem Erdmagnetfeld im Zusammenhang mit den weltweiten Klimaänderungen besser verstanden werden.

Die Satelliten werden auch die obere, zum Teil ionisierte und elektrisch leitende Atmosphäre erkunden. Schwankungen in der Elektronendichte in diesem Höhenbereich können Signale der GPS-Navigation stören, die Überwachung könnte einen Beitrag zur Verbesserung der Navigationsdaten leisten.

Von den "Swarm"-Daten werden auch Beiträge zur Vorhersage von Störungen durch Sonnenwind und Gefahren durch kosmische Strahlungen - Phänomene, die als Weltraumwetter bezeichnet werden - erwartet. Schließlich sollen die hochauflösenden Magnetfeldmessungen der Kartierung von magnetischen Gesteinen und Sedimenten dienen - was beim Auffinden von Erzlagerstätten helfen kann.

Die mit einer russischen Rockot-Rakete gestartete Mission besteht aus drei baugleichen Satelliten, die die Erde auf drei verschiedenen polaren Bahnen in Höhen zwischen 400 und 55 Kilometer umkreisen. Mit hochempfindlichen Messgeräten werden die Richtung, die Intensität und die zeitlichen Schwankungen der magnetischen Feldstärke registriert. Zudem werden u.a. elektrisches Feld, Plasmadichte, Elektronen- und Ionentemperatur erfasst.

Exakte Satellitenposition

Um das Magnetfeld präzise vermessen zu können, muss die exakte Satellitenposition bekannt sein. Für ihre Lageregelung benutzen die Satelliten die Signale des US-Navigationssystems GPS. Das Wiener Weltraumtechnikunternehmen RUAG Space hat für "Swarm" innovative GPS-Empfänger für die hochgenaue Positionsbestimmung entwickelt. Die Geräte können Empfangssignale auf zwei unterschiedlichen Frequenzen verarbeiten, GPS-Empfänger auf der Erde nutzen nur eine Frequenz. Damit könne höchstmögliche Positionsgenauigkeit erzielt werden, heißt es seitens RUAG Space.

Mit "Swarm" fliegen die ersten Geräte dieser neuen Produktgeneration ins All. Die Navigationsempfänger sollen auch bei zukünftigen europäischen Erdbeobachtungssatelliten sowie der NASA-Mission ICESat-2 zum Einsatz kommen. Zudem lieferte RUAG Space die gesamte Thermalisolation, welche die drei "Swarm"-Satelliten vor den hohen Temperaturschwankungen im Weltraum schützt.