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News: Ein Schwarm erkundet das Erdmagnetfeld

Die Europäische Raumfahrtbehörde ESA begann kürzlich mit dem Bau der drei Satelliten des Programms Swarm. Sie sollen ab 2010 im Verbund das Erdmagnetfeld mit einer bisher nicht erreichten Genauigkeit vermessen.
Das Erdmagnetfeld ist von entscheidender Bedeutung für das Leben auf unserem Planeten, wirkt es doch als Schutzschild gegen die Partikelstrahlung der Sonne und aus den Tiefen des Alls. Es wird durch Materiebewegungen im äußeren, flüssigen Kern der Erde erzeugt, der aus einer Legierung von Eisen mit einigen Prozent Nickel besteht.

Seit mehr als 150 Jahren wird das Erdmagnetfeld systematisch überwacht, und es zeigte in dieser Zeitspanne signifikante Veränderungen. Vereinfacht lässt es sich als ein Dipolfeld, ähnlich jenem eines Stabmagneten, auffassen. Bestimmungen seiner Feldstärke zeigen, dass diese seit dem Beginn der Messungen um rund zehn Prozent abnahm. Ein Ende dieser Abnahme ist nicht zu erkennen und es deutet vieles darauf hin, dass sich das Erdmagnetfeld innerhalb einiger tausend Jahre umpolen wird. Dabei vertauschen der magnetische Süd- und Nordpol ihre Plätze, sodass eine Kompassnadel dann nach Süden weisen würde. Derartige Feldumkehrungen treten nach geologischen Untersuchungen etwa alle halbe Million Jahre auf.

Neben der Abnahme der Feldstärke verändert sich auch die Lage der magnetischen Pole jährlich um mehrere Dutzend Kilometer. Sie befinden sich aber an schlecht zugänglichen Regionen im arktischen Ozean oder im Eisschild der Antarktis, was ihre direkte Untersuchung erschwert.

Um das Erdmagnetfeld und seine Veränderungen präzise vermessen zu können, entwarf die ESA das Projekt Swarm (Schwarm). Hier umkreisen drei identische Satelliten auf verschiedenen Umlaufbahnen die Erde und sind mit hochempfindlichen Magnetometern ausgestattet.

Zwei der Satelliten werden die Erde in einer Höhe von 490 Kilometern umkreisen und dabei parallel nebeneinander herfliegen. Der dritte befindet sich auf einer anderen Bahnneigung und in einer Höhe von 530 Kilometern.

Die Swarm-Satelliten mit ihrem in der Umlaufbahn ausklappbaren Instrumentenmast sind jeweils 9,25 Meter lang und erinnern dadurch an eine fliegende Balalaika, ein russisches Saiteninstrument. Auf dem Mast befindet sich ein Vektorfeld-Magnetometer, welches die Feldstärken in den drei verschiedenen Raumrichtungen erfasst. Dieses Instrument ist so hochempfindlich, dass es durch das Eigenmagnetfeld der Bordelektronik des Satelliten gestört würde, sodass es auf dem Mast ausgelagert wird. Ein ebenfalls dort montiertes Skalarmagnetometer stellt die Lage des Satelliten im Bezug auf das Erdmagnetfeld fest.

Alle drei Satelliten werden bei der Firma EADS-Astrium in Friedrichshafen am Bodensee entwickelt und gebaut, wobei man auf die ausgezeichneten Erfahrungen von den Vorgängermissionen Champ, gestartet im Jahre 2000 und bis heute aktiv, sowie Grace (Start 2002) zurückgreifen kann.

TA

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