Vortrag: Weltraumlaser-LIDAR Systeme
deren Anwendung zur Erdbeobachtung und Vorstellung der MERLIN-Mission, zur Vermessung des atmosphärischen Methangehalts
Instrumente zur Erdbeobachtung aus dem Orbit, lassen Wissenschaftler und Anwender - im von der Erde zurück reflektierten Sonnenlicht Spektren aufnehmen, durch welche die Zusammensetzung der Erdatmosphäre und der Gehalt an den darin vorhandenen Stickoxyden, Chemikalien und Aerosolen detektiert und ausgewertet werden kann.
Diese Daten sind wehr wichtig um unsere Lebensqualität – die Luft die wir jede Sekunde atmen – genau zu kennen und auch die Zusammenhänge mit dem Einfluss dieser Moleküle auf den Klimawandel zu erforschen und ggf. Maßnahmen ergreifen zu können. Die Herausforderungen mit einem optischen Instrument auf einem Satelliten in den Weltraum zu gehen sind dabei enorm, jedoch ist die Abdeckung des gesamten Globus aus dem Orbit (in ca. 506km Höhe) essentiell, im Vergleich zur lokalen Detektion aus einem Flugzeug (bei ca 6-8km Höhe).
Für diese Technologie werden passive Instrumente genutzt, welche allerdings nur auf der Tagseite messen können und teilweise durch Wolkenfelder geblockt sind.
Daher bedient man sich bei der Erdbeobachtung aus dem Weltall zukünftig auch der weit verbreiteten LIDAR (LIght Detecting And Ranging) Technologie, welche mittels aktiver Lichtquelle eines Weltraumlasers für genau die Absorptionswellenlänge des zu detektierenden Moleküls getrimmt ist, um 24h Messdaten-Abdeckung zu erhalten, auch bei Nacht und durch Wolkenfelder hindurch.
Darüber hinaus ergibt sich durch die Anwendung einer IPDA- (Integrated Path Differential Absorption) Methode, die Möglichkeit zum Studium der globalen Methanflüsse, -Quellen und -Senken.
Im Falle der MERLIN Mission wendet man diese Methode an, für Messungen von atmosphärischem Methan aus dem Weltraum.
Der Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen, der die Menschheit gegenübersteht. Methan ist eines der wirksamsten Treibhausgase, an zweiter Stelle nach CO2 und um ein Vielfaches reaktiver.
Für ein besseres Verständnis des Klimawandels ist es notwendig, präzise und Weltraumgestützte Messtechniken anzuwenden, um einen globalen Überblick über die komplexen Prozesse zu erhalten, welche die Methankonzentration in der Atmosphäre steuern. Die französische und deutsche Raumfahrtagentur, CNES und DLR, arbeiten zusammen, um ein Raumfahrtsystem zu entwickeln und zu betreiben, das sich der Messung von Methanquellen und -senken widmet. Diese Mission heißt MERLIN (Methane Remote Sensing Lidar Mission). Der Start des Satelliten ist für den Zeitraum 2029 mit mindestens 3 Jahren Betrieb im Weltraum vorgesehen.
Der MERLIN IPDA LIDAR ist ein Instrument, das in der Lage ist, die gesamte Methansäulendichte zwischen Satellit und Erdoberfläche oder Wolkenobergrenze zu bestimmen.
Die Methanmenge wird aus verschiedenen Absorptionen bei zwei Laser-Wellenlängen (online und offline) berechnet, die an der Erdoberfläche oder an Wolken reflektiert werden.
Der Vortrag gibt einen Überblick über unterschiedliche LIDAR Systeme in aktiven optischen Instrumenten und deren Vor- und Nachteile gegenüber passiven Instrumenten und stellt das IPDA Prinzip vor, das in der Messtechnik zur Anwendung kommt.
Eine Übersicht über die MERLIN Mission und der Einblick in den laufenden Bau, Test und den kommenden Start der Mission runden den Abend ab.