CryoSat 2: Letzte Vorbereitungen vor dem Start

Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern hat dazu ihre bequemen Büros verlassen und eines der unwirtlichsten Gebiete unseres Planeten aufgesucht, um vor Ort anspruchsvolle Messungen durchzuführen.
Die vor allem aus Dänemark, dem Vereinigten Königreich, Deutschland und Kanada kommenden Forscher haben bereits die Hälfte von CryoVEx 2008 hinter sich, nämlich ein umfangreiches dreiwöchiges Untersuchungsprogramm im hohen Norden Grönlands und Kanadas. Die aktuellen Validierungsaktivitäten setzen eine Reihe früherer Kampagnen fort, die darauf zielen, Daten über die Eigenschaften von Schnee und Eis auf dem Land und im Meer zu sammeln. Die im Zuge der Messkampagnen zusammengestellten Daten sollen Wissenschaftlern helfen, die Veränderungen der Eisstärke, die der Erdbeobachter CryoSat 2 ermittelt, verlässlich zu interpretieren.

Eisige Experimente

Zwar baut CryoVEx 2008 auf vorangegangenen Experimenten auf und die Wissenschaftler haben bereits Bekanntschaft mit der rauen arktischen Umgebung gemacht, aber die diesjährige Forschungsreise stellt außergewöhnliche logistische Anforderungen.
Ziel ist, zeitgleich punktgenaue Messungen vom Flugzeug und vom Hubschrauber aus sowie am Boden durchzuführen, und dies jeweils an drei unterschiedlichen Orten:

• auf dem Meereis nördlich der kanadischen Station Alert, die nördlichsten dauerhaft besetzten menschlichen Ansiedlung der Erde auf der Ellesmere-Insel
• auf der Devon-Eiskappe in Kanada und
• auf der großen grönländischen Eiskappe

Die Untersuchungen umfassen auch ein einzigartiges Experiment im Norden Grönlands, wo es um das so genannte ‚kalte‘ Eis geht. Diese, so nimmt man an, entspricht in weiten Teilen dem Eis der Antarktis. Das ,kalte’ Eis hat tatsächlich Temperaturen unter Null Grad Celsius, während Gletscher beispielsweise in den Alpen nur etwa Null Grad Celsius kalt sind. Dort tritt ,kaltes’ Eis erst in Höhen von über 4500 Metern auf.

Die vorgesehenen Gebiete im Norden waren nur unter großen Schwierigkeiten zugänglich; das lag an der unzulänglichen Infrastruktur ebenso wie an den erforderlichen Genehmigungen durch die Armee, dem gnadenlose Wetter, den großen Entfernungen und vielen anderen Widrigkeiten.

Messinstrumente im Test

Die Palette an Instrumenten und anderem Equipment, die für die Forschungsreise bereitgestellt wurden, ist eindrucksvoll. Dazu zählt beispielsweise ein robustes zweimotoriges Flugzeug, die kanadische DHC 6 „Twin Otter“, welches die zwei wichtigsten Instrumente für die Untersuchungen an Bord hat: das Radar-Altimeter ASIRAS, das identisch mit dem Radar-Altimeter von CryoSat-2 ist, und einen Laserscanner zur Kartierung der Erdoberfläche. Außerdem wird ein Hubschrauber mit einem weiteren Sensor zur Vermessung der Meereseisstärke eingesetzt. Eine zweite „Twin Otter“ transportiert britische und kanadische Wissenschaftler auf das grönländische Eisschild, auf die Devon-Eiskappe und zur Alert-Station. Und schließlich werden US-amerikanische und kanadische Militärmaschinen eingesetzt, um die Alert-Station mit Treibstoff zu versorgen.

„Eines unserer wichtigsten Experimente wird der Versuch sein, vom Flugzeug und vom Hubschrauber aus übereinstimmende Messungen über das Eis auf dem Meer zu erhalten”, meint Rene Forsberg vom Danish National Space Centre, der für die Datensammlung aus der Luft zuständig ist. „In zwei vorangegangenen Messkampagnen haben wir nur Teilerfolge erzielt und wir sind sehr gespannt darauf, ob unsere neue experimentelle Methode tatsächlich funktioniert und ob sie zur Validierung der CryoSat-Daten beitragen kann.“

Auf „kalter“ Mission: CryoSat 2

Der 2009 zum Start vorgesehene Satellit CryoSat-2 soll insbesondere unser Wissen über das polare Eisschild und dessen Reaktion auf den Klimawandel erweitern. Er soll Veränderungen in der Eisstärke sowohl an Land als auch auf dem Meer messen, um eindeutig zu zeigen, welchen Einfluss der Klimawandel auf die polaren Eismassen der Erde hat.

Bau, Start und erfolgreicher Betrieb eines Erdbeobachtungssatelliten sind mit zahlreichen Herausforderungen verbunden. Eine dieser Herausforderungen besteht darin, sicherzustellen, dass der Erdspäher möglichst verlässliche und sinnvolle Daten liefert. Zu diesem Zweck muss beispielsweise die Fehleranfälligkeit dieser Daten ermittelt werden. Da das Radar-Signal Veränderungen der Schnee- und Eiseigenschaften sofort registriert, ist es wichtig, andere Veränderungen natürlichen Ursprungs erkennen und herausrechnen zu können. Nur so lassen sich langfristige Trends mit größtmöglicher Präzision bestimmen.

Die ESA hat deshalb keine Mühen gescheut, in der Arktis die verschiedenen CryoVEx-Experimente zu organisieren, um die Messungen zu simulieren, die CryoSat-2 vornehmen soll. Dies umfasst Flüge mit einer flugzeuggestützten Version des CryoSat-Radar-Altimeters und mit einem Laser-Altimeter, um Eisdickenmessungen vorzunehmen. Parallel dazu führen Forscherteams am Boden Messungen durch.

Malcolm Davidson, ESA-Manager für die CryoSat-2-Validierung zuständig, stellt dazu fest: „Da die Messungen vom Flugzeug aus eine wesentlich höhere Auflösung erbringen als Satellitendaten, können die Wissenschaftler die CryoVEx-Kampagnen nutzen, um die am Boden und vom Flugzeug aus vorgenommenen Messungen direkt miteinander zu vergleichen. Die Erkenntnisse, die sich aus den lokalen Messungen ergeben, werden dann mit Blick auf den globalen Zusammenhang extrapoliert, um vorauszusagen wie Schnee- und Eiseigenschaften die CryoSat-2-Messungen aus dem All möglicherweise beeinflussen.“

Da die CryoVEx-Kampagne bereits zur Hälfte gelaufen ist, konnte bereits ein enormer Pool an Daten geschaffen werden. Die Wissenschaftler arbeiten engagiert daran, ihre Forschungen erfolgreich abzuschließen. Denn sie wissen, dass sie dazu beitragen, dass die CryoSat-Mission ihr Ziel erreicht: Die Messung von Veränderungen der Eisstärke mit noch nie da gewesener Präzision.