Airbus Defence and Space

Mit einer Vielzahl an Bordinstrumenten richtet MetOp alle Augen auf das Wetter

MetOps Aufgabenbereich umfasst unzählige Messungen: Der Wettersatellit untersucht Zusammensetzung, Temperatur und Feuchtigkeit der Luft, erstellt Profile der Land- und Meeresoberflächen, erforscht Wolken, verfolgt Änderungen in der Ausbreitung und Zusammensetzung fließender Eismassen sowie von Schnee- und Vegetationsdecken, zeichnet Windgeschwindigkeiten und -richtungen über dem Meer auf, ermittelt den Gehalt von Gasen wie Kohlenstoffdioxid, Stickstoffoxid, Methan und Ozon sowie die Bodenfeuchte und beobachtet sogar die Einflüsse der Sonnenaktivität – eine Fülle von Daten, die in die von Meteorologen auf der ganzen Welt erstellten Wetterprognosen und Klimamodelle einfließen. Neben Sensoren für diese beiden Hauptaufgaben befinden sich an Bord von MetOp auch Instrumente zur Durchführung von Such- und Rettungsmissionen sowie zur Beobachtung des erdnahen Weltraums.

MetOp-Instrumente

Zur Bewältigung all dieser Aufgaben ist MetOp mit ganzen 13 verschiedenen Instrumenten und Sensoren ausgestattet. Fünf wurden in Europa nach dem allerneuesten Stand der Technik konstruiert und gefertigt, drei davon bei Airbus Defence and Space. Die verbleibenden acht sind baugleich zu den Instrumenten, die im Rahmen einer wegweisenden Kooperation zwischen dem europäischen MetOp-Betreiber EUMETSAT und der US-amerikanischen Wetter- und Ozeanografiebehörde NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) auch bei den NOAA-Satelliten zum Einsatz kommen. MetOp und sein US-amerikanischer Partnersatellit bilden zusammen das „Initial Joint Polar-Orbiting Satellite System“ (IJPS) und fliegen in dieser Konstellation auf sich gegenseitig ergänzenden Umlaufbahnen, die eine weltweite Abdeckung gewährleisten. Um die Konsistenz und den Austausch der Daten sicherzustellen, nutzen die Satelliten die gleichen Instrumente. Der NOAA-Satellit führt darüber hinaus eines der in Europa gefertigten Messgeräte aus dem Hause Airbus Defence and Space – einen Mikrowellensensor zur Messung der Luftfeuchtigkeit (MHS) – mit sich.

NOAA-18 wurde 2005 in seine Umlaufbahn gebracht und im Jahr 2009 von NOAA-19 abgelöst (die NOAA-Satelliten sind für eine kürzere Betriebsdauer als die MetOp-Satelliten ausgelegt).

Instrument

Beschreibung

A-DCS (von den USA bereitgestellt)

Advanced Data Collection System

UHF-Empfänger und -Signalprozessor, Direktübertragung zur Bodenstation

Erfassung von Umweltdaten und Positionsbestimmung unter Nutzung des Dopplereffekts

AMSU-A1 und AMSU-A2 (von den USA bereitgestellt

Advanced Microwave Sounding Unit A

Mikrowellensensor mit 15 Kanälen (23–90 GHz)

Niederschlags- und Oberflächenmessungen, Ermittlung von Schneedecke, Meereseiskonzentration und Bodenfeuchte

ASCAT (von Europa bereitgestellt – Airbus Defence and Space)

Advanced SCATterometer

Impulsradar, C-Band

Messung von Windgeschwindigkeit und -richtung über dem Meer

AVHRR (von den USA bereitgestellt)

Advanced Very High Resolution Radiometer

Bildgebendes Radiometer mit sechs Kanälen (0,6–12,5 μm)

Land-, Wasser- und Wolkenaufnahmen, Messung der Meeresoberflächentemperatur sowie der Eis-, Schnee- und Vegetationsdecken

GOME-2 (von Europa bereitgestellt)

Global Ozone Monitoring Experiment

Nadir-Spektrometer, UV-Strahlung und sichtbarer Bereich

Gehalt von Ozon, Stickstoffdioxid und anderen Spurengasen

GRAS (von Europa bereitgestellt – Airbus Defence and Space)

GNSS Receiver for Atmospheric Sounding

Radiookkultationsempfänger

Messung von Lufttemperatur und -feuchtigkeit per GPS-Radiookkultation

HIRS (von den USA bereitgestellt)

High resolution Infra-red Radiation Sounder

Sensor mit 19 Infrarotkanälen (3,8–15 μm) und einem Kanal im sichtbaren Bereich

Messung von Lufttemperatur, Feuchtigkeitsgehalt, Wolkenhöhe und Oberflächenrückstrahlvermögen (Albedo)

IASI (von Europa bereitgestellt)

Infrared Atmospheric Sounding Interferometer

Michelson-Interferometer, Infrarotbereich (3,6–15,5 μm)

Messung von Lufttemperatur und -feuchtigkeit, Meeres- und Landoberflächentemperatur sowie Ermittlung der Ozonwerte

MHS (von Europa bereitgestellt – Airbus Defence and Space)

Microwave Humidity Sounder

Selbstkalibrierender Mikrowellensensor mit fünf Kanälen (89–190 GHz)

Luftfeuchtigkeit und Oberflächenstrahlung

S&R (von den USA bereitgestellt)

Search & Rescue Processor and Repeater (SARP-3, SARR)

VHF/UHF-Transponder und -Signalprozessor

Empfang, Verarbeitung und Sendung von Notfunksignalen von Schiffen oder Luftfahrzeugen

SEM-2 (von den USA bereitgestellt)

Space Environment Monitor

Mehrkanal-Ionenspektrometer

Messung der Intensität des Strahlungsgürtels um die Erde und des Ionenstroms in Satellitenhöhe

Die Ausstattung umfasst sowohl altbewährte Messgeräte (AVHRR, HIRS, AMSU-A1/A2), die im Rahmen des US-amerikanischen Programms für polarumlaufende Umweltsatelliten (Polar Orbiting Environmental Satellite, POES) gefertigt wurden, als auch ganz neue, speziell für MetOp entwickelte Instrumente (ASCAT, GRAS, IASI). Mit diesem Ausrüstungspaket hat MetOp den polarumlaufenden NOAA-Wettersatelliten einige Verbesserungen voraus, darunter hochmoderne Instrumente zur Messung der Windgeschwindigkeiten in der Atmosphäre und an der Erdoberfläche und für die globale Überwachung des Ozongehalts, direkter Datenfunk sowie die Möglichkeit, hochaufgelöste Daten für jeden Punkt der Umlaufbahn zu liefern.

Keine Interferenzen!

Um sicherzustellen, dass alle MetOp-Instrumente unabhängig und ohne gegenseitige Interferenzen funktionieren, waren ausgiebige elektromagnetische Tests nötig

Neben der Bereitstellung von drei der wichtigsten Instrumente zeichnete Airbus Defence and Space auch für die Integration des gesamten Messgerätepakets in das Nutzlastmodul des Satelliten verantwortlich. Keine leichte Aufgabe, da sowohl leistungsstarke Funksender als auch extrem empfindliche Empfänger mit einem breiten Frequenzband (100 MHz bis 200 GHz) mit an Bord gehen sollten und die Instrumenten­anordnung daher wohlüberlegt sein musste. Eine der größten Herausforderungen bestand darin, elektromagnetische Störungen und Funküberlagerungen zwischen den Messgeräten untereinander und der Bordelektronik zu vermeiden, sodass alle Instrumente interferenzfrei betrieben werden können. Dafür musste Airbus Defence and Space als Hauptauftragnehmer umfangreiche Analysen, Simulationen und Tests durchführen.

MetOp-B-Instrumente aus dem Hause Airbus Defence and Space

MHS (Microwave Humidity Sounder)

FernerkundungMetOp