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Satelliten

Eine ganze Wettersatellitenflotte behält die Erde rund um die Uhr im Auge

Mehr als fünfzig Jahre nach dem Start des ersten Wettersatelliten, TIROS-1, ist es heute bereits eine ganze Flotte von Wettersatelliten, die die Erde umkreist und unser Wetter und das Klima überwacht.

EUMETSAT betreibt derzeit sechs Wettersatelliten: Meteosat-7,-8,-9 und -10 sowie Metop-A und Metop-B. Weiterhin gibt EUMETSAT die Daten des Jason-2 und Jason-3 Meeresüberwachungssatelliten weiter.

Für die Zukunft sind weitere Satellitenprogramme geplant. Dazu gehört die neue Generation von Meteosat-Satelliten, Meteosat Third Generation (ab 2018), sowie die von Metop-Satelliten, Metop-SG (ab 2020). Mit Jason-CS und Sentinel-3 sind außerdem ein Meeresüberwachungsprogramm sowie ein Meeres- und Landüberwachungsprogramm geplant.

 

Meteosat-10

Gestartet: 2012
Programm: Meteosat Second Generation (MSG)
Umlaufbahn: Geostationär / 36 000 km
Hauptinstrumente: Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager (SEVIRI); Geostationary Earth Radiation Budget (GERB)

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Die Meteosat-Wettersatelliten der ersten und zweiten Generation liefern aus einer geostationären Umlaufbahn seit 1977 Wetter- und Klimadaten für Europa und andere Regionen.

Die von den Meteosat-Satelliten gelieferten Daten sind für die tägliche Wettervorhersage sehr wichtig, insbesondere wenn es um die Echtzeitüberwachung von Extremwetterlagen, wie etwa Stürmen, Nebel usw. sowie deren Entwicklung geht.

Derzeit befinden sich drei Satelliten der zweiten Generation im Orbit:

  • Meteosat-10 ist der Hauptsatellit und befindet sich auf 0 Grad auf einer geostationären Umlaufbahn und liefert alle 15 Minuten ein Full-Disk-Bild.
  • Meteosat-9, wurde 2005 gestartet und führt den Rapid Scanning Service (RSS) aus. Er liefert Bilder in 5-Minuten-Intervallen aus Teilen von Europa, Afrika und den umliegenden Meeresgebieten.
  • Meteosat-8, wurde 2002 gestartet und dient als Reserve für die beiden anderen Satelliten.

Sogar ein Satellit aus der ersten Meteosat-Generation dreht noch seine Runden: Meteosat-7 wurde 1997 gestartet und ist über dem Indischen Ozean im Einsatz, von wo aus er alle 30 Minuten neue Bilddaten liefert. Die Daten werden in erster Linie zur Überwachung tropischer Zyklone und Staubstürme sowie zur Wettervorhersage verwendet. Das Datenermittlungssystem an Bord des Satelliten ist zudem wichtiger Bestandteil des Tsunami-Warnsystems im Indischen Ozean.

Der Start des letzten Satelliten des MSG-Programms, Meteosat-11, ist noch für 2015 geplant.


Was ist eine geostationäre Umlaufbahn?

Ein Satellit in einer geostationären Umlaufbahn in 36.000 km Höhe kreist mit genau der Geschwindigkeit um die Erde, mit der sich auch die Erde um sich selbst dreht. Dadurch bleibt der Satellit immer über dem gleichen Punkt auf der Erde. Das bedeutet, dass der Satellit dauerhaft den Bereich der Erde beobachten kann, der von ihm aus sichtbar ist.

Eine dauerhafte Ansicht der Erde, wie sie von Meteosat-10 aus zu sehen ist

 

Meteosat-Bodensystem

Die Hauptbodenstation, die die Daten der Satelliten der zweiten Meteosat-Generation, z. B. von Meteosat-10, empfängt, liegt im deutschen Usingen. Eine Reservestation befindet sich in Maspalomas auf Gran Canaria

Die Hauptbodenstation für den letzten Satelliten der ersten Generation, Meteosat-7 , liegt im italienischen Fucino, die wiederum über eine Reservestation in Cheia, Rumänien, abgesichert ist. Diese dient zudem als Reserve für die MSG-Satelliten.

Die Bodenstationen bilden den Hauptkommunikationskanal zwischen den Meteosat-Satelliten und dem EUMETSAT-Kontrollzentrum in Darmstadt. Die Rohdaten werden von den Bodenstationen an das Kontrollzentrum übermittelt, dort verarbeitet und schließlich an die Nutzer weitergeleitet.

Metop-B

Gestartet: 2012
Programm: EUMETSAT Polar System (EPS)
Umlaufbahn: Polar-Orbiting / 817 km
Hauptinstrumente: Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI); Global Ozone Monitoring Experiment-2 (GOME-2); Advanced Very High Resolution Radiometer/3 (AVHRR); Advanced Scatterometer (ASCAT); Global Navigation Satellite System Receiver for Atmospheric Sounding (GRAS); High Resolution Infrared Radiation Sounder (HIRS); Advanced Microwave Sounding Unit A1 and A2 (AMSU-A); Microwave Humidity Sounder (MHS); Advanced Data Collection System (A-DCS)

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Die drei Metop-Wettersatelliten in polaren Umlaufbahnen bilden zusammen das EUMETSAT Polar System (EPS). Die Satelliten tragen eine Nutzlast aus acht Hauptinstrumenten für die Atmosphären-, Land- und Meeresbeobachtung.

Metop-A wurde im Jahr 2006 gestartet und ist der erste europäische Wettersatellit in einer polaren Umlaufbahn. Der nächste Satellit, Metop-B, wurde 2012 gestartet und übernahm von Metop-A in der Folge die Aufgaben als Hauptsatellit. Die beiden Satelliten arbeiten so lange parallel weiter, wie Metop-A noch weiter von Nutzen ist. Schließlich wird Metop-C voraussichtlich im Jahr 2018 zu den anderen beiden Satelliten stoßen.

Die von den Metop-Satelliten gelieferten Daten sind nicht nur für Wettervorhersagen bis zu 10 Tage im Voraus von großer Bedeutung, sondern auch für die Klima- und Umweltüberwachung.


Was ist eine polare Umlaufbahn?


Gemeinsame Nutzung von Satellitensystemen

Die Metop-Satelliten sind Europas Beitrag zum Initial Joint Polar System Agreement (IJPS), einem Abkommen zwischen EUMETSAT und der NOAA. Metop fliegt in einer niedrigen Erdumlaufbahn, die dem lokalen ‚Morgen‘ entspricht, während die USA mit ihrem Suomi NPP-Satelliten für die Abdeckung des ‚Nachmittags‘ verantwortlich sind.

 

Metop-Bodensystem

Die Hauptempfangsstation für die Metop-Satellitendaten befindet sich auf Spitzbergen am Polarkreis. Die Daten werden jedoch auch von der US-Bodenstation McMurdo in der Antarktis empfangen.

Die Bodenstationen bilden den Hauptkommunikationskanal zwischen den Metop-Satelliten und dem EUMETSAT-Kontrollzentrum in Darmstadt.

 

Jason-3

Gestartet: 2016
Programm: Ocean Surface Topography Mission (OSTM)
Umlaufbahn: Niedriger Erdorbit / 830km
Hauptinstrumente: Poseidon-3 altimeter; Advanced Microwave Radiometer (AMR); Doppler Orbitography and Radio-Positioning Integrated by Satellite (DORIS); Global Positioning System Payload (GPSP); Laser Retroreflector Array (LRA)

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Jason-3 startete am 17. Januar 2016, um die satellitengestützte Sammlung von Meeresspiegeldaten fortzuführen, die bereits 1992 mit dem Start des Topex-Poseidon Satelliten begonnen hatte.

Der Satellit umkreist die Erde in einer Höhe von 1336 km. Die präzise Beobachtung der Meeresspiegelveränderungen liefert den Wissenschaftlern Daten über die Geschwindigkeit und Richtung der Meeresströmungen sowie zur Wärmespeicherung in den Ozeanen. Diese Daten wiederum geben Aufschluss über globale Klimaveränderungen.

Diese Messungen werden kontinuierlich gegen ein Netz aus Mareografen (Gezeitenmessern) kalibriert. Werden jahreszeitbedingte oder sonstige Abweichungen abgezogen, lassen sich Schätzungen zum globalen mittleren Meeresspiegel machen.

Neben der Messung des Meeresspiegels liefert Jason-3 Daten zu Wellenhöhen und Windgeschwindigkeiten weltweit.

 

Ermittlung des Meeresspiegels mittels Radaraltimetrie

Dank der Daten aus verschiedenen Satelliten-Altimetern (Höhenmessern) ergibt sich ein genaueres Bild des sich ständig ändernden Niveaus der Meeresoberfläche. Auf dem ganzen Planeten lassen sich eine Vielzahl an Strömungen und Wirbeln erkennen. Wie kleine Pockennarben im Meeresspiegel sind diese Wirbel in allen größeren Meeresbecken zu finden.

Video zur Verfügung gestellt durch die NASA/JPL.

Satellitenpräsentation

Hier stellen wir unsere Satelliten vor, zeigen ihre Instrumente und erklären ihre Funktionsweise (auf Englisch).

Kontrollzentrum (Missionskontrolle)

Nach dem Start eines Satelliten hängt der Erfolg der Mission davon ab, dass der Fortschritt nachverfolgt, die Daten empfangen und Befehle erteilt werden können.
Das EUMETSAT-Kontrollzentrum ist mit einem Netz aus Haupt- und Reservebodenstationen verbunden, die über ganz Europa verteilt sind.

Mit zwei Kontrollräumen, einen für die geostationären Missionen und einen für die Missionen in niedrigem Erdorbit, sorgt das Kontrollzentrum für einen sicheren Betrieb aller unserer Satelliten.

Teams aus Satelliten- und Bodensegmentcontrollern arbeiten in diesen Bodenstationen rund um die Uhr, sieben Tage die Woche. Dabei werden sie von Mitarbeitern auf Abruf und Wartungstechnikern unterstützt.

 


Meteosat-Kontrollzentrum


Metop/Jason-Kontrollzentrum

 

Den Controllern steht alles zur Verfügung, was sie zur Überwachung jedes Aspekts der Flugkontrolle, des Satellitenbetriebs und der Kommunikation benötigen.

Sobald sich ein Satellit in der Umlaufbahn befindet, muss das Kontrollzentrum beispielsweise den Satelliten nachverfolgen und steuern. Dazu gehört nicht nur das Senden von Befehlen, die das Raumfahrzeug dazu bringen sollen, seine Höhe bzw. die Umlaufbahn zu ändern, sondern auch die genaue Beobachtung der Funktion, da sichergestellt werden muss, dass alles richtig funktioniert. Außerdem können die Mitarbeiter im Kontrollzentrum die Bordinstrumente überwachen und bei Bedarf neue Anweisungen schicken.

Die Steuerung der Satelliten ist hochgradig automatisiert. Jedes Satellitensystem verfügt über ein Missionsplanungssystem, das zusammen mit einem Flugdynamiksystem einen wöchentlichen, automatisierten Plan aufstellt. Dieser Plan wird dazu verwendet, automatisierte Verfahren sowohl an den Satelliten als auch an die Bodeneinrichtungen zu senden.

Der erfolgreiche Abschluss des Verfahrens wird schließlich an das Überwachungs- und Steuersystem in der Satelliten- und Bodenstationstelemetrie zurückgemeldet. Die ordnungsgemäße Funktion und der Zustand des Satelliten werden ebenfalls von diesem System überwacht.

Wichtige Fakten


  • EUMETSAT betreibt derzeit sechs Wettersatelliten: Meteosat-7,-8,-9 und -10 sowie Metop-A und Metop-B. Weiterhin gibt EUMETSAT die Daten des Jason-3-Meeresüberwachungssatelliten weiter.
  • Meteosat-Satelliten sind für die tägliche Wettervorhersage sehr wichtig, insbesondere wenn es um die Echtzeitüberwachung von Extremwetterlagen, wie etwa Stürmen, Nebel usw. sowie deren Entwicklung geht.
  • Metop-Satelliten liefern wichtige Daten für Wettervorhersagen bis zu 10 Tage im Voraus sowie für die Klima- und Umweltüberwachung.
  • Jason-3 setzt die satellitengestützte Sammlung von Meeresspiegeldaten fort, die bereits 1992 mit dem Start des Topex-Poseidon-Satelliten begonnen hatte.

Weitere Lektüre (nur in englischer Sprache)

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