METOP: Europas neue Wetteraugen

Als die Europäische Weltraumorganisation ESA 1977 ihren ersten geostationären Wettersatelliten aus der Meteosat-Reihe startete, ahnte niemand, dass damit eine bis heute andauernde Erfolgsstory beginnt. Seit 1986 obliegt die Verantwortung der Meteosat-Satelliten EUMETSAT, der Europäischen Organisation zur Entwicklung und Nutzung meteorologischer Satelliten. Bis heute gelangten sieben Wettersatelliten der ersten Generation und zwei der beträchtlich verbesserten zweiten Generation (MSG) auf einen geostationären Orbit in 36 000 km Höhe über dem Äquator. Dort beobachten sie – in Einklang mit der Erdrotation – ständig die gleichen Bereiche der Erde und liefern alle 15 Minuten neueste Daten und Bildinformationen vom Wettergeschehen.

Wetterspäher auf niedriger Umlaufbahn

Jetzt wird Meteosat durch MetOp ergänzt, einer neuen Generation europäischer Wettersatelliten. Sie sollen einen Beitrag zu qualitativ verbesserten Wettervorhersagen liefern. Die 6,50 m hohen und 4,1 t schweren MetOp-Satelliten gehören zu einem globalen Beobachtungsnetz, das Europäer und Amerikaner gemeinsam aufbauen. Von europäischer Seite sind bislang drei baugleiche Satelliten für dieses Netz geplant.
Der erste Satellit, MetOp-A, sollte am 17. Juli 2006 mit einer Sojus 2-1A vom Kosmodrom Baikonur ins All gebracht werden; der Countdown wurde jedoch vom Bodenkontrollsystem 3 Minuten und 5 Sekunden vor dem geplanten Lift-off gestoppt. Ein neues Startdatum wird demnächst bekannt gegeben. Die beiden anderen Satelliten, MetOp-B und -C, sollen in Abständen von etwa fünf Jahren ins Weltall folgen, um einen operationellen Wetterdienst bis mindestens 2020 sicherzustellen.

Jeder MetOp-Satellit umrundet auf einer sonnensynchronen polaren Umlaufbahn in etwa 820 km Flughöhe die Erde in 110 Minuten und liefert globale Daten. Das bedeutet: Täglich 13 Mal um den Globus, nach jeweils zwei Tagen ist die Erdatmosphäre einmal komplett erfasst.
Aufgrund seiner Umlaufbahn und niedrigen Flughöhe kann MetOp erstklassiges Datenmaterial aus Gebieten generieren, das für Meteosat nicht oder nur ungenügend erfassbar ist. Das betrifft beispielsweise die Polbereiche, die wettermäßig die ganze Welt beeinflussen. Jedes System hat damit ganz spezifische Stärken. Zusammen ergänzen sich beide in idealer Weise reißverschlussartig.

Internationale Zusammenarbeit

Europas MetOp-Satelliten werden in enger Kooperation mit den NOAA-Satelliten des amerikanischen Wetterdienstes betrieben. Der Trick: Die Satelliten fliegen zeitlich versetzt und ergänzen sich so. Während die NOAA-Satelliten die „Nachmittagsschicht“ fliegen, werden Europas Satelliten den „Vormittagsdienst“ übernehmen, d. h. sie überqueren jeweils um 9.30 Uhr Ortszeit den Äquator.

Damit Meteorologen die Daten der Satelliten besser vergleichen können, haben sich ESA, EUMETSAT und NOAA auf eine gemeinsame Kernnutzlast verständigt. Vier der elf MetOp-Instrumente sind identisch auch auf den NOAA-Satelliten eingebaut. Die Meteorologen erwarten von der gemeinsamen Nutzung der Meteosat- und MetOp-Daten qualitativ verbesserte Kurz-, Mittel- und Langzeitvorhersagen. Einige sprechen gar von einem Quantensprung.

Der neue Blick auf Wetter und Klima

Steuerungsspezialisten des Europäischen Satellitenkontrollzentrums ESOC in Darmstadt begleiten Start und frühe Orbitphase der kostbare Fracht. Läuft alles glatt und entfalten sich die 17,60 m langen Sonnensegel zur Stromversorgung, kann EUMETSAT wenige Tage später die Kontrolle des Wetterspähers übernehmen. Danach werden nach und nach die elf Messinstrumente eingeschaltet und überprüft.

Dass Metop mehr kann als seine Vorgänger, liegt vor allem an seiner niedrigen Umlaufbahn sowie an der geballten Wissenschaftsfracht. Fast eine Tonne meteorologischer Hochleistungsinstrumente befindet sich an Bord. Ob Temperatur, Feuchtigkeit, Wind, Ozon: MetOp entgeht nichts.
Durch MetOp erhalten die Meteorologen ein komplettes dreidimensionales Höhenprofil der gesamten Atmosphäre. Das betrifft auch das Wettergeschehen auf der Südhalbkugel, so dass bestimmte klimatische Phänomene bald besser verstanden werden dürften.
Neben den meteorologischen Instrumenten führt MetOp weitere Geräte mit, die die Umweltbedingungen im Weltraum überwachen, geladene Teilchen untersuchen sowie humanitäre Aufgaben erfüllen, indem Notsignale aufgenommen und weitergeleitet werden.

Industrieller Hauptauftragnehmer der drei MetOp-Satelliten ist EADS Astrium. Das meteorologische Kernsegment des Satelliten, das so genannte Nutzlastmodul, wurde in Deutschland am EADS-Astrium-Standort Friedrichshafen entwickelt und gebaut. Darüber hinaus zeichnet Friedrichshafen für zwei wichtige Messinstrumente (ASCAT und GRAS) verantwortlich.

Einzigartige Hightech-Nutzlast

MetOps Herzstück ist das französische Instrument IASI. Dahinter verbirgt sich ein neuartiges extrem hoch auflösendes Infrarot-Spektrometer, das Temperatur und Feuchtigkeit sowie die chemische Zusammensetzung der Erdatmosphäre in verschiedenen Höhen in bislang unerreichter Auflösung und Genauigkeit messen kann. IASI erfasst nicht nur die räumliche Ausdehnung der Wolken und der Luftschichten, sondern auch die in ihnen herrschenden unterschiedlichen Temperaturen.
Mehr noch: IASI liefert die Erdatmosphäre in mehr als 8000 Spektralbildern. Durch Kombination verschiedener Aufnahmen eröffnen sich den Meteorologen ungeahnte Möglichkeiten. Auch für die globale Klimaüberwachung verspricht das IASI-Instrument einen großen Durchbruch, kann es doch erstmals die Zirkulation klimarelevanter Gase, wie CO₂, und deren räumliche sowie zeitliche Auswirkungen belegen.
Die außergewöhnliche Stellung dieser Nutzlast belegt auch die Informationsweitergabe: Mehr als die Hälfte aller Daten, die MetOp zur Erde beamt, stammen von diesem außergewöhnlichen Multitalent. IASI ist ein Riesenschritt nach vorn, der belegt, dass Europa auf diesem Gebiet nicht nur in der ersten Liga mitspielt, sondern sie anführt.