In einem makellos sauberen Raum haben Ingenieure in den Anlagen von Redwire in Belgien die Montage eines entscheidenden Teils der Ozon-Mission ALTIUS der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) abgeschlossen. Damit ist die äußerst wichtige Satellitenplattform nun vollständig geformt und bereit, ihr Messinstrument aufzunehmen, was einen wichtigen Meilenstein in dem Projekt darstellt, das auf die detaillierte Überwachung der Erholung des schützenden atmosphärischen Schildes der Erde abzielt. Dieser Schritt überführt die Mission von der Entwicklungsphase in die Verifikations- und Integrationsphase, in der Experten damit beginnen werden, alle bordeigenen Systeme als eine zusammenhängende Einheit zu verbinden und rigoros zu testen.

ALTIUS, eine Abkürzung für "Atmospheric Limb Tracker for Investigation of the Upcoming Stratosphere", ist ein Erdbeobachtungssatellit der neuen Generation, der speziell zur Überwachung der Konzentration von Ozon und anderen Spurengasen in der Atmosphäre entwickelt wurde. Seine Mission ist von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der komplexen Prozesse, die unser Klima beeinflussen und das Leben auf der Erde schützen.

Die Bedeutung der Überwachung des Planetenschildes

Die Geschichte der Bedeutung der Überwachung des atmosphärischen Ozons reicht bis in die 1970er Jahre zurück, als Wissenschaftler eine alarmierende Ausdünnung der Ozonschicht, insbesondere über dem Südpol, entdeckten, was zu dem als "Ozonloch" bekannten Phänomen führte. Das atmosphärische Ozon, das sich in der Stratosphäre in einer Höhe von 15 bis 30 Kilometern befindet, wirkt als natürlicher Filter der Erde für die Sonnenstrahlung und absorbiert den größten Teil der ultravioletten Strahlung, insbesondere die schädlichen UV-B-Strahlen. Die Exposition gegenüber übermäßigen Mengen an UV-B-Strahlung ist direkt mit einem erhöhten Risiko für Hautkrebs und Grauen Star beim Menschen verbunden, verursacht aber auch erhebliche Schäden an Pflanzen, marinen Ökosystemen und der gesamten Tierwelt.

Dank einer globalen Reaktion und der Umsetzung des Montrealer Protokolls von 1987 wurden enorme Fortschritte erzielt. Dieses internationale Abkommen, das von allen Ländern der Welt ratifiziert wurde, schränkte erfolgreich die Verwendung von ozonschädigenden Chemikalien wie Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) ein, die in Kühlgeräten und Aerosolen massenhaft verwendet wurden. Wissenschaftliche Bewertungen bestätigen, dass sich dieser atmosphärische Schild auf dem Weg der Besserung befindet. Es wird vorausgesagt, dass die Ozonschicht über der Antarktis bis etwa 2066 auf das Niveau von 1980 zurückkehren wird, während eine Erholung in anderen Gebieten noch früher erwartet wird. Trotz positiver Trends ist eine kontinuierliche und präzise Überwachung entscheidend, um die Erholung zu bestätigen und alle beteiligten chemischen und dynamischen Prozesse zu verstehen. Darüber hinaus beeinflusst Ozon die Temperatur der Stratosphäre und spielt eine Rolle bei der Wärmeabsorption, was sich direkt auf globale Zirkulationsmuster auswirkt. Daher verbessern präzise Ozondaten die Modelle zur Klimavorhersage.

Innovative Beobachtungstechnik

Im Gegensatz zu vielen anderen Satellitenmissionen, die Ozon durch direktes Herabschauen (Nadir-Beobachtung) messen, ist ALTIUS für die Durchführung von "Limb-Sondierungen" (limb sounding) konzipiert. Diese hochentwickelte Technik beinhaltet das Scannen der Erdatmosphäre entlang des Horizonts oder des "Randes" des Planeten. Ein solcher Ansatz ermöglicht die gleichzeitige Beobachtung von Ozon in verschiedenen Höhen, wodurch detaillierte vertikale Profile der Gaskonzentrationen mit einer sehr hohen Auflösung von etwa einem Kilometer gewonnen werden. Dies verschafft Wissenschaftlern ein dreidimensionales Bild der Verteilung von Ozon und anderen Verbindungen.

Das Herzstück der Mission, ein vielseitiger spektraler Imager, verwendet drei unabhängige Spektralkanäle, die im ultravioletten, sichtbaren und nahen Infrarotspektrum arbeiten. Diese Kombination ermöglicht die Detektion eines breiten Spektrums von Gasen, einschließlich Stickstoffdioxid (NO2), Wasserdampf (H2O), Methan (CH4) und Aerosolen. Die Mission wird eine globale Abdeckung in einem Zyklus von nur drei Tagen erreichen und der wissenschaftlichen Gemeinschaft regelmäßig und umfassend Daten liefern.

Das technische Rückgrat der Mission

Die Satellitenplattform, deren Montage in den Anlagen von Redwire nun abgeschlossen ist, stellt das technische Rückgrat des gesamten Satelliten dar. Sie ist für alle Schlüsselfunktionen verantwortlich, die den Betrieb des wissenschaftlichen Instruments im Orbit ermöglichen. Dazu gehören die Stromversorgung über Sonnenkollektoren und deren Management, eine präzise Wärmeregulierung, die empfindliche Geräte vor extremen Temperaturen im Weltraum schützt, Navigation, Ausrichtung und Bahnsteuerung. Die Plattform gewährleistet auch die Kommunikation mit der Erde sowie das gesamte System- und Datenmanagement. Obwohl ALTIUS ein relativ kleiner Satellit ist, mit einer Höhe von 1,3 Metern, einer Spannweite der Solarpaneele von 4,5 Metern und einer Masse von weniger als 300 Kilogramm, erfordert seine Entwicklung außerordentliche Präzision, Zusammenarbeit und ein hohes Maß an Ingenieurskunst. Michael Francois, der Projektleiter von ALTIUS bei der ESA, betonte, dass der Abschluss der Plattform ein wichtiger Meilenstein ist, der das Ergebnis der engagierten Arbeit und der technischen Expertise des Teams bei Redwire ist.

Internationale Zusammenarbeit und zukünftige Schritte

Während die Plattform bereit ist, wird in den Anlagen von OIP Sensor Systems, ebenfalls in Belgien, an der Montage des Herzstücks der Mission gearbeitet: des vielseitigen spektralen Imagers. Die ersten Teile, die Form annehmen, sind die optischen Bänke – hochpräzise Komponenten, die für die Erfassung atmosphärischer Daten entscheidend sind. Die Entwicklung der ALTIUS-Mission findet im Rahmen des Earth Watch-Programms der ESA statt und wird hauptsächlich von Belgien finanziert, mit Unterstützung von Kanada, Luxemburg und Rumänien. Diese internationale Zusammenarbeit spiegelt die globale Bedeutung der Mission wider, deren wissenschaftliches Konzept ursprünglich vom Belgischen Institut für Weltraum-Aeronomie (BIRA-IASB) vorgeschlagen wurde.

Angesichts der Tatsache, dass die Plattform montiert ist und die Tests bald beginnen, ist das Team der ALTIUS-Mission auf gutem Weg für einen Start, der für Ende 2027 vom Weltraumbahnhof in Kourou, Französisch-Guayana, geplant ist. Wenn alles nach Plan verläuft, wird dieser neue Satellitenwächter bald um die Erde kreisen, mit seinen Augen fest auf den zerbrechlichen Schleier aus Gasen gerichtet, der alles Leben darunter schützt.