Die ESA-Mission zum Merkur ist derzeit unterwegs und wird bald den Planeten neu erkunden

Der Merkur hat im Vergleich zu anderen Planeten bislang eher selten Besuch von der Menschheit erhalten. Die Gründe dafür sind offensichtlich: die Nähe des Himmelskörpers zur Sonne stellt die Raumfahrt vor große Herausforderungen, da ihre Hitze und Gravitation einen Anflug zu einer kniffligen Angelegenheit machen.

Trotzdem befinden sind die Vorbereitungen der ESA für die nächste Merkur-Mission BepiColombo auf der Zielgeraden, denn im August 2015 soll der Doppelsatellit (in Zusammenarbeit mit der japanischen Raumfahrtagentur JAXA) sich auf den langen Weg machen, um ab Januar 2022 den Merkur mit den modernsten Instrumenten zu untersuchen.

Das Copernicus/GMES-Programm der ESA will die Erdbeobachtung revolutionieren

Die Erdbeobachtung ist heutzutage eine der wichtigsten Aufgaben der Raumfahrt, ist sie doch die Basis der Umweltforschung als auch zunehmend entscheidende Informationsquelle für die Landwirtschaft und viele andere Anwendungen hinaus. Mit GMES steht jetzt ein ganz neues Konzept der Erdbeobachtung an, in das die gesammelte Erfahrung der letzten Jahrzehnte eingeflossen ist und das demnächst mit dem Start des ersten Sentinel-Satelliten seinen offiziellen Beginn einleitet.

Neben der schnell zu schließenden Lücke in der Versorgung der wissenschaftlichen Forschung mit umfangreichen Messdaten, die durch das Missionsende des Envisat entstanden ist, öffnet GMES auch vollständig neue Anwendungsbereiche. Mehr als nur die Forschung soll auch die Gesellschaft und Wirtschaft von einer kontinuierlichen Versorgung zahlreicher Datenströme profitieren. Dabei geht GMES auch in der Zugänglichkeit der Daten selbst neue Wege und setzt erstmalig auf ein komplett freien Zugang.

Der Satellit ENVISAT hat in seiner zehnjährigen Betriebszeit die Erdbeobachtung nachhaltig beeinflusst

Der Erdbeobachtungssatellit Envisat war nicht nur einer der größten seiner Art, er war auch ein Tausendsassa in seiner Disziplin. In seiner zehnjährigen Betriebsphase - doppelt so lang wie ursprünglich geplant -  hat er die Erdbeobachtung maßgeblich geprägt und für vollkommen neue Forschungsfelder und Nutzungen erschlossen.

Durch Envisat konnte erstmals ein umfangreiches Bild der Erde geschaffen werden und es wurde die Grundlage für die moderne Umweltforschung gelegt: Ozeanverschmutzung,  Tropenwaldabholzung oder die Luftverschmutzung durch die Industrie - die hochentwickelten Instrumente an Bord des Satelliten lieferten vollkommen neue Einblicke in die globalen Auswirkungen unserer modernen Zivilisation.

Doch auch für die Vermessung der Erde und die wissenschaftliche Forschung im Allgemeinen war Envisat ein Durchbruch, konnte man mit ihm nun beobachten, wie sich Städte durch den U-Bahn-Bau um Zentimeter absenkten und ganze Länder durch Erdbeben um Meter verschoben. Envisat konnte Vulkanen beim "Atmen" zuschauen und erlaubte die Beobachtung des Ozonlochs. Die hohe Qualität der Daten eröffnete auch schrittweise den Weg von der wissenschaftlichen Forschung hin zu einer wissenschaftlichen Dienstleistung für die Welt.

Die Vermessung des Gravitationsfelds der Erde

Die Vermessung der Welt ist keine leichte Aufgabe, da es sich bei der Erde um ein Objekt permanenter Bewegung handelt. Flüssiges Magma im Inneren und schwimmende Kontinente auf dem Erdmantel formen die Gestalt der Erde und bestimmen das Erdschwerefeld, das sich unregelmäßig über den Planeten verteilt.

Dieses Gravitationsfeld allgemeingültig und mit einer bisher unerreichten Präzision zu vermessen ist die Aufgabe der Mission GOCE. Für den Satelliten wurde ein neuartiges Gravitations-Gradiometer zur Messung des Schwerefelds entwickelt und durch den Einsatz eines Ionenantriebs eine bisher unerreichte Bahnstabilität erreicht. Die Ergebnisse der Mission sind die Grundlage eines neuen geodätischen Referenzmodells auf dessen Basis andere Erdbeobachtungskonzepte miteinander kombiniert werden können.

Im Gespräch mit Tim Pritlove erläutert Prof. Reiner Rummel von der Technischen Universität München einerseits die Geschichte der Geodäsie, die Technik des Satelliten und die Aufgabenstellung der Mission und andererseits die Bedeutung der Messergebnisse für die Wissenschaft und die Gesellschaft. Dabei geht es auch um mögliche Auswirkungen von GOCE auf künftige Fernerkundungsmissionen zu Planeten und anderen Himmelskörpern.

Wie der Technologietransfer zwischen Raumfahrt und der Wirtschaft organisiert wird

Technologietransfer verbindet Raumfahrtforschung und Wirtschaft indem es eine bidirektionale Brücke zwischen diesen Entitäten baut. Der Transfer von Wissen und Forschungsergebnissen in die Wirtschaft verspricht in der Zukunft eine ökonomischere Nutzung der Anwendung in der Raumfahrt. Neugegründete Firmen könnenwiederum ihre Startphase auf Basis solider, sonst selten profitabler Forschung aufbauen.

Das Technology Transfer Program der ESA versucht genau diese Wechselwirkung anzustossen, die für beide Seiten außerordentlich hilfreich ist. Dazu kommen wertvolle Erkenntnisse der Raumfahrt so schneller in die wirtschaftliche und damit auch gesellschaftliche Nutzung.

Die permanente Beobachtung der Erdumgebung sichert die Zukunft der Raumfahrt

Der Bedarf an einer umfassenden Beobachtung und Katalogisierung der unmittelbaren Umgebung der Erde im Weltraum wird täglich größer. Zunehmender Satellitenverkehr und Weltraumschrott aber auch wechselnde Sonnenaktivität und erdnahe Asteroiden erfordern unsere Aufmerksamkeit, um Raumfahrtmissionen und kritische Infrastrukturen auf der Erde zu schützen.

Seit ein paar Jahren baut die ESA daher eines umfassendes System zur Beobachtung des Erdumfelds auf. Das Space Situational Awareness Program (SSA) fasst eine Vielzahl an Beobachtungsmethoden und -systemen in einem gemeinsamen Konzept zusammen, um in Echtzeit Entscheidungen über mögliche Objekt-Kollisionen im Orbit, mögliche Eintritte von Asteroiden in die Erdatmosphäre und den Einfluss des Weltraumwetters auf Missionen und Infrastrukturen treffen zu können.

Der wagemutige Flug zum Saturnsystem und die Entdeckung der faszinierenden Welten des Titan

Deep Space Missionen gehören zu den größten Herausforderungen der Raumfahrt, da hier stets Neuland betreten wird und die technischen und organisatorischen Anforderungen extrem sind. Reisen zu den Gasplaneten unseres Sonnensystems sind dabei besonders selten und durch die großen Distanzen zusätzlicher Nervenkitzel. Die Mission Cassini-Huygens zum Saturnsystem ist eine dieser besonderen Projekte gewesen, die wir in diesem Podcast ausführlich vorstellen möchten.

Cassini-Huygens ist eine Kooperation zweier Raumfahrtagenturen: Cassini (NASA) reiste gemeinsam mit der Sonde Huygens (ESA) zum Saturnsystem und setzte letztere über dem Saturnmond Titan ab. Der Eintritt von Huygens in die dichte Atmosphäre des Titan ist damit auch der erste Kontakt mit einem Himmelskörper unseres Sonnensystem, der trotz grundlegender Unterschiede auch frappierende Ähnlichkeiten mit unserer Erde aufweist.

Im Gespräch mit Tim Pritlove erläutert Michael Khan - Missionsanalytiker der ESA beim ESOC in Darmstadt - die Planung, Durchführung und Erkenntnisse dieser außergewöhnlichen Mission und berichtet von den zahlreichen Schwierigkeiten, die im Vorfeld und auch während des Fluges bewältigt werden mussten.

Ein internationales Geflecht aus Bodenstationen stellt die Kommunikation mit allen Raumfahrtzeugen sicher

Raumfahrtmissionen erfordern eine permanente und zuverlässige Steuerung und Kommunikation mit der Erde. Diesen Kontakt halten eine Vielzahl von Bodenstationen, die auf unterschiedlichen Frequenzbändern die Aktivität im Orbit und im Deep Space beobachten und die Kontrolle der Missionen ermöglichen.

Das ESTRACK Bodenstations-Netzwerk der ESA ist ein weltumspannender Verbund von Großantennen, die über internationale Datenleitungen vom ESOC in Darmstadt ferngesteuert werden. ESTRACK erlaubt eine Rund-um-die-Uhr-Beobachtung und Steuerung sowohl von erdnahen Starts und Missionen als auch die Fernkommunikation mit weit von der Erde entfernten Sonden und Weltraumteleskopen. Dabei unterstützt ESTRACK sowohl die ESA-eigenen Missionen als auch Projekte anderer Weltraumagenturen weltweit.