GOCE - Satellitenmission zur Erforschung des Schwerefeldes und der Ozeanströmungen

Der Forschungssatellit GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) war die erste Mission des Forschungsprogramms “Living Planet” der Europäischen Raumfahrtagentur ESA. GOCE vermaß das Schwerefeld der Erde im globalen Maßstab in einer räumlichen Auflösung von ca. 100 km. Das ist bis heute beträchtlich präziser als alle früheren und aktuellen Schwerefeld-Satellitenmissionen.

Eine der wichtigsten wissenschaftlichen Zielstellungen der GOCE-Mission war das Studium der globalen Meeresströmungen. Die Strömungen in den Weltmeeren verursachen Abweichungen des Meeresspiegels von seiner Gleichgewichtsfläche gegenüber dem Erdschwerefeld. Diese Abweichungen werden als Dynamische Ozeantopografie bezeichnet und können bis zu zwei Meter in der Höhe betragen. Aus der Kenntnis der Meerestopografie können Rückschlüsse auf die Wasserzirkulationen in den Ozeanen und damit verbundene Klimaveränderungen gezogen werden.

Weitere Forschungsgegenstände der GOCE-Mission waren neben der Mantelkonvektion und der Struktur der Erdkruste die Berechnung eines sehr genauen globalen Höhenbezugssystems, das für die präzise Überwachung des Meeresspiegels und das Verständnis seiner Veränderungen unbedingt notwendig ist.

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Instrumentierung

Der entscheidende Schwerefeld-Sensor auf dem GOCE-Satelliten war ein Satelliten-Gradiometer. Ein solches Instrument befand sich hier überhaupt zum ersten Mal auf einem Satelliten. Um die gewünschte Messgenauigkeit zu erreichen, umkreiste GOCE die Erde in einer sehr niedrigen Bahnhöhe von ca. 250 km. Dazu wurde der Satellit mit einem Ionentriebwerk ausgerüstet (ein sog. Drag Free Control System), das die nicht-gravitativen Störkräfte kompensiert (z.B. die Reibung der Hochatmosphäre und den Strahlungsdruck). Dadurch befand sich GOCE beim Umrunden der Erde praktisch im freien Fall. Außerdem war GOCE mit einem in Europa entwickelten GPS-Empfänger ausgestattet, der die Bestimmung der Bahnposition mit Zentimeter-Genauigkeit ermöglichte.

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