Airbus Defence and Space

SMOS: Antennen-Stern misst Wassermassen

Die Wasser-Mission

Dank einer von Airbus Defence and Space in Spanien angeführten „technischen Revolution“ sorgt die SMOS-Mission für eine Premiere in der Geschichte der Erdbeobachtung: satellitengestützte, weltweite Messungen zur Bodenfeuchtigkeit der Landmassen und zum Salzgehalt der Ozeane. Obwohl diese zwei Parameter den irdischen Wasserkreislauf aus Verdunstung, Niederschlag, Filterung und Meeresströmungen maßgeblich beeinflussen und somit von zentralem wissenschaftlichen Interesse sind, war Datenmaterial von globaler Reichweite in beiden Fällen bislang Mangelware. Doch nun liefern die Daten der SMOS-Mission neue Einblicke zur Frage, wie sich der Klimawandel auf den Wasserkreislauf der Erde auswirkt, sowie unzählige Vorteile für die Wetter- und Klimakunde, die Verwaltung der Wasserreserven, das Risikomanagement und die Landwirtschaft.

 SMOS und sein Y-förmiges Instrument MIRAS. (© ESA – AOES Medialab)

Im MIRAS-Instrument, das an Bord der Mission SMOS seinen Dienst leistet, steckt über ein Jahrzehnt F&E-Arbeit unter der Leitung von Airbus Defence and Space in Spanien – herausgekommen ist ein wahres technisches Meisterwerk. © Airbus Defence and Space

Der wahre neue Stern, der mit SMOS am Himmel aufgeht, ist dessen einziges Instrument: MIRAS (Microwave Imaging Radiometer using Aperture Synthesis), das Produkt von zehn Jahren Forschung und Entwicklung. Neue Erkenntnisse liefert MIRAS, indem er die von der Erdoberfläche abgegebene Mikrowellenstrahlung ermittelt und zwar anhand des Kontrasts zwischen den elektromagnetischen Eigenschaften von flüssigem Wasser und trockenem Erdboden bzw. von Süß- und Salzwasser. Davor mussten die Entwickler aber erst eine wirklich harte Nuss knacken, denn die Funktion des MIRAS-Instruments bedingt dessen Betrieb im langwelligen L-Band. Die hierzu nötigen Antennen sind normalerweise sehr groß – zu groß für die Reise mit einem Satelliten...

SMOS © ESA / AOES Medialab
SMOS © ESA / AOES Medialab

 Daten zur Bodenfeuchte der Erde und zum Salzgehalt an der Meeresoberfläche fließen hier erstmals in einer einzigen Karte zusammen. (© Cesbio, Ifremer, CATDS)

Daten zur Bodenfeuchte der Erde und zum Salzgehalt an der Meeresoberfläche fließen hier erstmals in einer einzigen Karte zusammen. © Cesbio, Ifremer, CATDS

Die findige Lösung bestand in einer Y-förmigen Konstruktion, deren drei Arme mit einer Vielzahl winziger Empfängerantennen bestückt sind: Durch das Zusammenspiel der Mini-Antennen wird eine synthetische Apertur geschaffen und somit die Apertur einer viel größeren Einzelantenne simuliert. Diese Struktur war beim Start ins All eingeklappt und entfaltete sich erst, als der Satellit seinen Arbeitsorbit erreicht hatte. Mit acht Metern Antennendurchmesser ist das MIRAS-Instrument im geöffneten Zustand sogar größer als sein Raumfahrzeug und das Element, das dem SMOS-Satelliten seine charakteristische dreizackige Sternform verleiht.

 

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