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Die NASA wird nächsten Monat einen Laser in den Weltraum bringen, um das schmelzende Eis der Erde zu verfolgen

Die NASA wird nächsten Monat einen Laser in den Weltraum bringen, um das schmelzende Eis der Erde zu verfolgen

Die NASA bereitet einen hochmodernen, mit Laserstrahlung bewaffneten Satelliten vor, der drei Jahre lang die sich verändernden Eisschichten der Erde von oben untersuchen wird.

Der ICE Sat-2 (ICESat-2), ein Eis-, Wolken- und Landhöhensatellit, wird voraussichtlich Mitte September starten. Der Satellit wird in der Lage sein, die wechselnde Dicke der einzelnen Eisflecken von Jahreszeit zu Jahreszeit zu messen, wobei Zunahmen und Abnahmen von einem halben Zentimeter (einem halben Zoll) registriert werden.

"Die Bereiche, über die wir sprechen, sind riesig – man denke an die Größe der kontinentalen USA oder größer – und die Veränderungen, die sich über sie ereignen, können sehr klein sein", sagte Tom Wagner, ein NASA-Wissenschaftler, der das Eis der Welt studierte Nachrichtenkonferenz gestern (22. August). "Sie profitieren von einem Instrument, das auf einem großen Gebiet sehr präzise Wiederholungsmessungen durchführen kann. Daher sind Satelliten eine ideale Möglichkeit, sie zu studieren." [How NASA Is Tracking Earth’s Melting Arctic Sea Ice (Video)]

Während die Mission für die Erforschung von Eis an den Polen optimiert ist, sollten ihre Daten auch Wissenschaftlern helfen, die Wälder rund um den Planeten erforschen.

ICESat-2, das etwas mehr als 1 Milliarde US-Dollar kostet und etwa so groß wie ein Smart-Auto ist, wird zwei früheren NASA-Projekten zur Überwachung der Eisdicke folgen.

Im Jahr 2003 begann das ursprüngliche ICESat mit sieben Jahren lasergestützter Messungen der Eishöhe, bei denen ein einzelner Laser von der Oberfläche des Eises abgeprallt wurde. Da ICESat-2 noch nicht einsatzbereit war, als die ursprüngliche Mission endete, entwarf die NASA eine flugplanbasierte Mission namens Operation IceBridge, um besonders wichtige Eisgebiete zu verfolgen.

Eine Künstlerdarstellung des NASAs ICE-Sat2-Satelliten bei der Arbeit, die Eishöhe misst. Die Mission startet im September.

Eine Künstlerdarstellung des NASAs ICE-Sat2-Satelliten bei der Arbeit, die Eishöhe misst. Die Mission startet im September.

Kredit: NASAs Goddard Space Flight Center

Die NASA hat es bereits seit Jahrzehnten geschafft, die Eisbedeckung des Gebiets zu messen und zu beobachten, wie sich die Eisdecke zusammenzieht und in zwei Dimensionen wächst, wenn sich die Jahreszeiten ändern und der Planet sich erwärmt. Aber wie jeder weiß, der einen Eiswürfel hat, weiß man, dass Eis in 3D kommt, und Weltraumkameras haben Mühe, diese dritte Dimension zu messen – also die Laser.

Bis jetzt haben diese Laser beunruhigende Nachrichten gebracht. "Was ICESat gefunden hat ist, dass das Meereis tatsächlich dünner wird", sagte Wagner. "Wir haben wahrscheinlich in den 80er Jahren mehr als zwei Drittel des Eises verloren, das früher dort war."

Das neue Raumfahrzeug wird viel detailliertere Daten als die ursprüngliche Mission und konstantere Daten als IceBridge produzieren.

"ICESat-2 ist wirklich ein revolutionäres neues Werkzeug für die Erforschung von Landeis und Meereis", sagte Tom Neumann, stellvertretender NASA-Projektwissenschaftler der NASA während der Pressekonferenz. Meereis ist besonders kompliziert, da der Laser den Unterschied zwischen Eisoberfläche und Meeresoberfläche, die nur wenige Zentimeter voneinander entfernt sein kann, messen muss. "Es ist wirklich eine unglaubliche technische Meisterleistung, aber es ist eine, von der die Wissenschaft kritisch abhängt", sagte er.

So funktioniert die neue Mission: ICESat-2 wird etwa 500 Meilen (500 Meilen) über der Erdoberfläche umkreist und ein Instrument namens Advanced Topographic Laser Altimeter System (ATLAS) tragen. Das Gerät wird ständig einen Laserstrahl mit grünem Licht emittieren, der beim Verlassen des Satelliten in sechs separate Strahlen aufgeteilt wird. Die Strahlen werden dann in einem Gittermuster von der Oberfläche des Eises abprallen. Die meisten Photonen in den Laserstrahlen werden verloren gehen, aber eine Handvoll wird zum Satelliten zurückkehren.

Und der Satellit kann wie lange diese Hin- und Rückreise auf die nächste milliardstel Sekunde zurückgehen. "ATLAS fungiert im Wesentlichen wie eine Stoppuhr", sagte Donya Douglas-Bradshaw, Instrumentenmanagerin für den Laser, während der Pressekonferenz. "Der ATLAS-Laser feuert 10.000 Impulse pro Sekunde, mit einer Billion Photonen in jedem Schuss. Jedes Mal, wenn der Laser feuert, startet er die Stoppuhr." Die Wissenschaftler wandeln diese Zeit in eine Entfernung um und berechnen die Höhe der Oberfläche an dieser Stelle. [2 Satellites Will Probe Earth’s Massive Ice Sheets (Video)]

Während ein großer Teil des wissenschaftlichen Wertes von ICESat-2 in seinem Laser liegt, ist seine Umlaufbahn über der Erde auch von entscheidender Bedeutung. Das Raumfahrzeug wird im Wesentlichen von Pol zu Pol umkreisen, aber sorgfältig ausgerichtet sein, um seine Spuren zurückzuverfolgen. "Die Umlaufbahn ist so ausgelegt, dass sie sich nach 91 Tagen, das sind 1.387 einzelne Umlaufbahnen der Erde, genau wiederholt", sagte Doug McLennan, ICESat-2-Projektmanager bei NASA Goddard während der Pressekonferenz. "Dies ermöglicht es der Mission, in jeder der vier Jahreszeiten das gleiche Stück Erde zu betrachten."

Das Raumfahrzeug soll am 15. September von der Vandenberg Air Force Base in Kalifornien gestartet werden, während eines Fensters, das um 5:46 Uhr Ortszeit (8:46 Uhr EDT, 1246 GMT) öffnet und um 8:20 Uhr Ortszeit schließt ( 11:20 Uhr EDT, 1520 GMT). Der Start von ICESat-2 wird die letzte Reise der Delta II-Rakete der United Launch Alliance sein, die in ihrer fast 30-jährigen Karriere mehr als 150 Starts erlebt hat.

Nach dem Start wird das Team hinter ICESat-2 zwei Monate damit verbringen, die Raumsonde in Betrieb zu nehmen, um sicherzustellen, dass alles ordnungsgemäß funktioniert, bevor es damit beginnt, wissenschaftliche Daten zu sammeln. Die Mission wird voraussichtlich drei Jahre dauern, obwohl die Raumsonde genügend Treibstoff für mehr als 10 Jahre an Bord hat, sollte die NASA ihre Aufgaben verlängern.

Sobald das Raumfahrzeug seine Beobachtungen beginnt, werden die Wissenschaftler Zugang zu einer Fülle neuer Daten über die Eisschilde der Erde haben und wie sie sich im Laufe der Zeit verändern.

"In der halben Sekunde, die eine Person braucht, um zu blinken, wird ICESat-2 5.000 Höhenmessungen in jedem seiner sechs Strahlen sammeln", sagte Neumann. "Das ist jede Minute jeder Stunde eines jeden Tages für die nächsten drei Jahre."

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