Wie genauere Satellitendaten Menschenleben retten können

Die Durchschnittstemperatur der erdnahen Atmosphäre steigt jährlich. So auch jene der Weltmeere. Rekordjahr war 2019: Laut einer im Fachmagazin Advances in Atmospheric Sciences publizierten Studie waren die Ozeane in diesem Jahr so warm wie nie zuvor. Grund für die Erwärmung sind die Treibhausgase, die auf Industrie-, Forst- und Landwirtschaftsaktivitäten zurückzuführen sind.

Wie sich die erhöhten Wasserstände auf uns Menschen auswirken können, ermitteln Umweltsatelliten. Einer davon ist der europäische „Copernicus Sentinel-6". Er wurde Ende 2020 auf einer Falcon 9 des US-Weltraumunternehmens SpaceX von der Vandenberg Air Force Base in Kalifornien aus ins Weltall geschickt. Seitdem beobachtet er unsere Ozeane aus einer Umlaufbahn in rund 1.300 Kilometern Höhe. 

Folgen des Klimawandels

Aufgabe des Satelliten ist es, die durch verschiedene Strömungen, Landhebungen oder -senkungen unterschiedlich verlaufenden Meeresspiegel zu beobachten. Konkret lässt sich aus den Informationen unter anderem ableiten, welche Regionen durch einen Anstieg von Hochwasser bedroht sind, welche Inseln versinken könnten und wo etwa Zugänge zu Trinkwasser beeinträchtigt sein könnten.

„Millionen von Menschen sind durch den Anstieg der Meere gefährdet", sagt Andreas Buhl, Geschäftsführer von Österreichs größtem Weltraumunternehmen RUAG Space Austria der futurezone. Insbesondere betrifft das Küstenregionen, etwa Städte wie New York. 

Verbessertes System

Je präziser dieser Anstieg vorhergesagt werden könne, desto besser könne sich die Menschheit darauf vorbereiten, ergänzt er. Eine verfeinerte Performanz verspricht unter anderem ein neuartiges Satellitennavigationssystem des österreichischen Weltraumunternehmens.

Dabei handelt  es sich um den Navigationsempfänger der neuen Generation namens „PODRIX“. Anders als die älteren Navigationssysteme, verarbeitet das neue Modell nicht nur die US-amerikanischen GPS-Navigationssignale, sondern auch die europäischen Galileo-Navigationssignale.

"Die Satellitenposition von Sentinel-6 kann durch unseren Navigationsempfänger auf 2, 3 Zentimeter genau bestimmt werden,“ so der Spezialist. Damit ist es um ein Drittel genauer als seine Vorgänger. 

Mit an Bord sind weitere wissenschaftliche Instrumente, wie das das Radar-Altimeter Poseidon-4 der ESA. Es erfasst die langfristigen Änderungsraten der Meerespiegel und liefert auch Daten zu Wellengang und Meerestopografie. Als Ergänzung erfasst das Mikrowellen-Radiometer AMR-C den atmosphärischen Wasserdampf zwischen Erde und Satellit. Die Instrumente DORIS sowie der Laser-Reflektor-Array (LRA) dienen zur Bestimmung der Satellitenbahn.

Ozeane gestiegen

Die ersten Daten zu Meerespiegelhöhen hat Sentinel-6 im Dezember geliefert. Laut ESA zeigten die vorläufigen Resultate sogar, dass der Satellit bessere Daten liefert als erwartet. Bis Ende dieses Jahres wird Sentinel-6 laut Buhl verschiedene Testphasen durchlaufen. Dabei werden alle Systeme ausführlich getestet, kalibriert und validiert. Danach wird der Satellit den operationellen Vollbetrieb aufnehmen.

Fest steht aber jetzt schon, dass die Ozeane in den vergangenen 5 Jahren im Durchschnitt um 4,8 Millimeter pro Jahr gestiegen sind, wie Buhl erklärt. In welchem Ausmaß sich die Wasserstände in Zukunft verändert werden, wird sich noch zeigen.

Forschung für Satellitenschwärme

Derzeit befinden sich auch mehr als 20 Navigationsempfänger der älteren Generation aus Österreich im Orbit. „Sie sind bei anderen Satelliten im Weltraum im Einsatz. Ein NASA-Satellit beispielsweise misst die Eisdicke in Grönland und der Antarktis“, sagt Christian Thalmayr, Sprecher RUAG Space Austria. Und das werden sie noch länger: "Solange diese Satelliten funktionieren, bleiben auch unsere Navigationsempfänger in Betrieb", sagt er. 

Geforscht wird auch an Modellen der Zukunft. „Eine neue Entwicklung im Weltraumbereich sind Schwärme von kleinen Satelliten", so Thalmayr. Dazu gibt es verschiedene Pläne: Das Unternehmen OneWeb etwa will 600 kleine Telekommunikationssatelliten, Amazon und SpaceX hingegen Zigtausende kleine Satelliten ins All schicken. 

"Wir sprechen hier nicht mehr von einem großen Wissenschaftssatelliten wie Sentinel-6, sondern von Tausenden Kleinsatelliten. RUAG Space forscht daher an kostengünstigen Empfängern für derartige Satellitenschwärme. Der Kostenpunkt spielt hier eine große Rolle.“