Ihre Mission: Erkundungen zu Veränderungen im globalen Wasserhaushalt wie den schwindenden Grundwasserressourcen und den schmelzenden Eismassen an den Polen. Die Daten machen Rückschlüsse auf Folgen des Klimawandels möglich.
«Messdaten werden auch nach 15 Jahren weiter gesammelt und zur Erde gesendet», sagt Frank Flechtner, Leiter der Sektion Globales Geomonitoring und Schwerefeld und der «Grace»-Mission am Potsdamer Geoforschungszentrum (GFZ). «Doch erste Ermüdungserscheinungen machen sich langsam bemerkbar.»
Die Ladefähigkeit der Batterien und der Treibstoff gingen langsam zur Neige. «Wir werden die Satelliten gezielt zum Absturz bringen.» Dabei sollen sie in die Erdatmosphäre dirigiert werden und dort verglühen.
«Grace» (Gravity Recovery and Climate Experiment) ist ein gemeinsames Projekt von GFZ, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der US-Raumfahrtbehörde Nasa. Gebaut wurden die Satelliten bei Airbus am Bodensee.
Von Oberpfaffenhofen bei München wird die Mission durch das DLR gesteuert. Zwei Stationen in Weilheim bei München und in Neustrelitz in Mecklenburg-Vorpommern dienen zur regelmäßigen Kommunikation mit den Satelliten. Daneben betreibt das GFZ auch eine Station auf Spitzbergen.
Gestartet waren die Flugkörper am 17. März 2002 in eine Laufbahn von 500 Kilometern um die Erde. Heute ziehen sie in 330 Kilometern Höhe ihre Bahn, 220 Kilometer voneinander entfernt. «Ihre Aufgabe ist, kleinste Veränderungen des Schwerefeldes der Erde zu messen», erklärt Flechtner. Dazu tasten sie mit Mikrowellen kontinuierlich ihren gegenseitigen Abstand ab.
Veränderungen im Bereich eines Zehntels des menschlichen Haares können damit erfasst werden. Diese Genauigkeit sei notwendig, um auf Masseverlagerungen an der Erdoberfläche schließen zu können. Mit Hilfe von GPS-Empfängern werde zudem kontinuierlich die Position der beiden Satelliten bestimmt.
Sie seien bislang die einzigen, die Massentransporte im System Erde beobachten könnten, sagt Flechtner. «Mal führt ein Fluss mehr, mal weniger Wasser. An vielen Orten wird
Grundwasser abgepumpt. Zudem verringern sich fast überall die Eismassen der Gletscher. Das ist alles messbar und kann verfolgt werden.»
«Vor allem Änderungen des Schwerefeldes der Erde werden beobachtet. Die entdeckten Phänomene sind wichtige Indikatoren für Veränderungen des Klimas», betont der Geowissenschaftler. Das könnten Indizien für andauernde Dürren, einen Anstieg des Meeresspiegels oder für drohende Flutgefahr sein.
Aus den Daten der beiden «Grace»-Satelliten werden monatliche Schnappschüsse vom Schwerefeld der Erde berechnet. Mittlerweile wurden bereits 160 derartige Karten geliefert. «Es ist eine Zeitreise, mit der man gut Entwicklungen verfolgen kann», sagt Flechtner.
Erkennbar sei beispielsweise, dass in den vergangenen 15 Jahren Grönland 265 Milliarden Tonnen Eis verlor und in der Antarktis etwa 95 Milliarden Tonnen schmolzen. «Auch Inlandsgletscher bleiben nicht verschont», so der GFZ-Forscher.
Die Nachfolgemission «Grace-Fo» (Follow-On) soll Anfang 2018 mit einer Falcon-9-Rakete des US-Unternehmens SpaceX starten. Die beiden neuen Satelliten sollen mindestens die nächsten fünf Jahre Daten liefern. Um die Genauigkeit weiter zu verbessern, wird an Bord ein neuartiges Laser-Messsystem erprobt.
