GRACE

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GRACE Satelliten

Der Doppelsatellit GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) ist ein Projekt zur genauen Bestimmung des Erdschwerefeldes in einer niedrigen Umlaufbahn. Aufgrund ihrer korrelierten Umlaufbahn erhielten die Satelliten die Spitznamen "Tom" und "Jerry". GRACE basiert auf den Vorarbeiten zum Satelliten CHAMP.

Die Satelliten wurden am 17. März 2002 mit einer Rokot-Rakete von Plessezk aus in eine nahezu polare (Inklination=89°) und zirkulare Umlaufbahn mit einer Anfängshöhe von 500 km gestartet. Die Satelliten arbeiten nach dem SST-Prinzip (Satellite to Satellite Tracking): sie umrunden die Erde auf derselben Bahn in etwa 200 km Abstand und messen mit Mikrowellen kontinuierlich die gegenseitige Distanz. Dadurch lassen sich Unregelmäßigkeiten des Schwerefeldes mit hoher Präzision analysieren, obwohl die Schwereanomalien in einigen hundert Kilometern Höhe schon deutlich weniger ausmachen als an der Erdoberfläche.

Wenn sich ein Satellit beispielsweise einer Region mit erhöhter Schwerkraft annähert, wird er dadurch geringfügig beschleunigt (im Vergleich zu einer ungestörten Bahn) und der Satellitenabstand vergrößert sich. Gelangt der zweite Satellit an diese Stelle, verringert sich die Distanz in typischer Weise.

Das Projekt wurde von DLR, und NASA/JPL in Kooperation entwickelt und verspricht in einigen Jahren eine Kenntnis des globalen Geoids auf etwa 1 cm -etwa 5-10mal genauer als mit bisherigen Methoden der Satellitengeodäsie. Allerdings ist die räumliche Auflösung durch die Flughöhe von ca. 470 km auf etwa 150 km beschränkt, sodass sich Flug- und terrestrische Gravimetrie bzw. die astrogeodätische Geoidbestimmung noch nicht erübrigen. Zusammen mit letzteren könnte das Geoid in einigen Jahren auch regional/ lokal auf cm-Genauigkeit ermittelt werden; dies wäre notwendig, um das geowissenschaftliche Potential von dGPS voll zu nützen.

Die wissenschaftliche Auswertung erfolgt am CSR der Universität Texas sowie am GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ).

GRACE ermöglicht es auch, aus den angesammelten Messdaten Änderungen des Geoids mit hoher Präzision festzustellen. Dadurch kommen neue Aspekte der Geodynamik und unabhängige Untersuchungsmethoden für Ozeanografie und evtl. Klimawandel ins Visier der Wissenschafter. Ein Zusammenwirken mit dem Gradiometrie-Satelliten GOCE (gegenwärtig Start für 2007 vorgesehen) ist ebenfalls geplant.

Die Messdaten von GRACE wiesen nach, dass sich die Antarktis-Eismasse innerhalb von 3 Jahren um ca. 150 km³ verringert hat, was einem Anstieg des Meeresspiegel um 0,4 mm pro Jahr entspricht.

Weiterhin stellt GRACE kontinuierlich seit Mai 2006 präzise Informationen über globale Temperatur- und Wasserdampfverteilungen bereit. Diese werden mit der innovativen GPS-Radiookkultationsmethode zur Atmosphärenfernerkundung in Analogie zu den CHAMP-Messungen ermittelt.