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Erdmagnetfeld: Die Swarm-Satelliten der ESA sind gestartet

Die drei Satelliten der Swarm-Konstellation (künstlerische Darstellung)

Update 2: Rund eine Stunde nach dem Einschwenken in die Parkbahn zündete die dritte Stufe der Rockot-Rakete erneut und brachte die drei Swarm-Satelliten in die Position für die Abtrennung. Um 14:35 Uhr MEZ konnte die Abtrennung der drei Satelliten von der Oberstufe bestätigt werden und die Missionskontrolleure im European Space Operations Centre (ESOC) in Darmstadt empfingen erste Funksignale von allen drei Satelliten.

Update: Pünktlich um 13:02 Uhr MEZ hob die Rockot-Rakete vom russischen Weltraumbahnhof Plesetzk ab. Allerdings war vom Start kaum etwas zu sehen, da dichter Nebel die Sicht auf die Startrampe und die abhebende Rakete blockierte. Rund eine Viertelstunde nach dem Abheben erreichten die drei Satelliten mitsamt der dritten Raketenstufe eine Parkbahn um die Erde.

Der Start der drei Satelliten an Bord einer russischen Rockot-Trägerrakete ist für 13:02 Uhr MEZ geplant, der Startort ist Plesetzk im hohen Norden Russlands. Die ESA überträgt den Start live auf ihrem Fernsehkanal. Die Startveranstaltung beginnt um 11:45 Uhr und endet um 14:50 Uhr.

Die drei Satelliten der Swarm-Konstellation | Nach ihrem Start sollen die drei Satelliten des Swarm-Programms der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA das Erdmagnetfeld sowohl räumlich als auch zeitlich mit hoher Präzision erfassen. Dazu umrunden die Satelliten die Erde auf polaren Umlaufbahnen: zwei von ihnen in anfänglich 460 Kilometer Höhe, der dritte in 530 Kilometer Höhe.

Die Swarm-Konstellation besteht aus drei identischen Satelliten, die mit je vier wissenschaftlichen Instrumenten zur Erkundung des Erdmagnetfelds ausgerüstet sind. Zwei von ihnen setzt die Rockot-Rakete in einer Höhe von 460 Kilometern in einer polaren Umlaufbahn über der Erdoberfläche ab. Sie sollen in in einer lockeren Formation fliegen. Kurze Zeit später schwenkt der dritte Satellit in eine 530 Kilometer hohe Bahn ein.

Obwohl schon seit mehr als 150 Jahren das Erdmagnetfeld systematisch vermessen wird, sind nach wie vor viele Fragen zu seinen räumlichen Strukturen und seinem zeitlichen Verhalten offen. Swarm soll für rund vier Jahre das Magnetfeld lückenlos und mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung erkunden.

Das Hauptinstrument der drei Satelliten ist ein Vektorfeld-Magnetometer, das die Ausrichtung der Magnetfeldlinien in allen drei Raumrichtungen erfasst und die Stärke des magnetischen Flusses bestimmt. Um die Ausrichtung relativ zur Erde zu erfassen, ist das Instrument mit drei Sternsensoren ausgerüstet, welche die Positionen der Satelliten ermitteln. Um nicht vom schwachen Magnetfeld der Bordelektronik gestört zu werden, ist das Vektorfeld-Magnetometer auf einem Ausleger montiert, der nach dem Erreichen der Erdumlaufbahn ausgeklappt wird. Mit je zwei Skalar-Magnetometern wird zusätzlich der absolute Wert der magnetischen Flussdichte mit noch höherer Präzision als mit dem Vektorfeld-Magnetometer erfasst. Sie dienen auch zu dessen Kalibration.

Zusätzlich misst ein Instrument für elektrische Felder die Plasmadichte, deren Drift und die Temperatur im Umfeld der Satelliten. Daraus lässt sich erstmals das elektrische Feld um die Erde mit hoher Auflösung dreidimensional erfassen.

Des Weiteren registriert ein Akzelerometer feinste Beschleunigungen der Satelliten, die vom Luftwiderstand der oberen Atmosphäre und den Sonnenwind verursacht werden. Daraus lassen sich Dichteprofile der Hochatmosphäre erstellen. Zudem sind Rückschlüsse auf die Einwirkung des Sonnenwinds auf die äußersten Schichten unserer Lufthülle möglich.

Um die von den Swarm-Satelliten aufgezeichneten Messwerte in eine dreidimensionale Karte umzusetzen, muss die räumliche Orientierung der Satelliten präzise bekannt sein. Dazu sind alle drei mit einem GPS-Empfänger ausgerüstet, mit dem sich ihre Positionen relativ zur Erde auf fünf Meter genau bestimmen lassen. Um die GPS-Empfänger zu eichen, ist je ein Laserreflektor an Bord. Dieses rein passive Gerät besteht aus vier Würfelecken-Prismen, die von der Erde aus mit Laserstrahlen angeleuchtet werden und das Licht zur Messstation zurückwerfen. Hierbei lassen sich die Entfernungen zwischen Bodenstation und Satellit millimetergenau bestimmen.

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  • Quellen
ESA, 22. November 2013

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