Ein hochentwickelter europäisch-japanischer Gemeinschaftssatellit wurde gestartet, um zu messen, wie Wolken das Klima beeinflussen.
Einige tiefliegende Wolken kühlen den Planeten, andere in großer Höhe wirken wie eine Decke.
Die Earthcare-Mission wird mithilfe eines Lasers und eines Radars die Atmosphäre untersuchen, um genau festzustellen, wo das Gleichgewicht liegt.
Dies ist eine der größten Unsicherheiten in den Computermodellen, mit denen die Reaktion des Klimas auf steigende Treibhausgaswerte vorhergesagt werden soll.
„Viele unserer Modelle lassen darauf schließen, dass die Wolkenbedeckung in Zukunft abnehmen wird. Das bedeutet, dass die Wolken weniger Sonnenlicht in den Weltraum zurückwerfen, mehr davon an der Oberfläche absorbiert wird und dies die Erwärmung, die durch Kohlendioxid verursacht würde, verstärken würde“, sagte Dr. Robin Hogan vom Europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage gegenüber BBC News.
Der 2,3 Tonnen schwere Satellit wurde mit einer SpaceX-Rakete aus Kalifornien ins All geschickt.
Geleitet wird das Projekt von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), die es als das bislang komplexeste Erdbeobachtungsvorhaben der Organisation bezeichnet.
Die technische Herausforderung, die Instrumente wie vorgesehen zum Laufen zu bringen, war immens. Von der Missionsgenehmigung bis zum Start vergingen volle 20 Jahre.
Earthcare wird die Erde in einer Höhe von etwa 400 km (250 Meilen) umkreisen.
Tatsächlich verfügt es über insgesamt vier Instrumente, die zusammenarbeiten, um die von den Klimaforschern gesuchten Informationen zu liefern.
Das einfachste Instrument ist ein Imager – eine Kamera, die Bilder von der Szene aufnimmt, die unter der Raumsonde vorbeizieht, um den Messungen der anderen drei Instrumente einen Kontext zu geben.
Der europäische Ultraviolettlaser von Earthcare wird die dünnen, hohen Wolken und die oberen Wolkenschichten weiter unten erkennen. Er wird auch die kleinen Partikel und Tröpfchen (Aerosole) in der Atmosphäre erkennen, die die Bildung und das Verhalten von Wolken beeinflussen.
Das japanische Radar wird in die Wolken hineinblicken, um festzustellen, wie viel Wasser sie mit sich führen und wie sich dieses in Form von Regen, Hagel und Schnee niederschlägt.
Und ein Radiometer wird messen, wie viel der Energie, die von der Sonne auf die Erde fällt, in den Weltraum zurückreflektiert oder abgestrahlt wird.
„Das Gleichgewicht zwischen der Gesamtstrahlungsmenge, die von der Sonne ausgeht, und der Menge, die von der Sonne einfällt, bestimmt im Wesentlichen unser Klima“, sagte Dr. Helen Brindley vom britischen National Centre for Earth Observation.
“Wenn wir dieses Gleichgewicht verändern, zum Beispiel indem wir die Treibhausgaskonzentrationen erhöhen, verringern wir die Menge der abgegebenen Energie im Vergleich zu der eingehenden und heizen das Klima auf.”
Neben der langfristigen Klimaperspektive werden die Daten von Earthcare auch im Hier und Jetzt zur Verbesserung der Wettervorhersagen genutzt. So wird beispielsweise die Entwicklung eines Sturms durch den anfänglichen Zustand seiner Wolken beeinflusst, wie sie vom Satelliten Tage zuvor beobachtet wurden.
Das ursprüngliche wissenschaftliche Konzept für Earthcare wurde 1993 von Prof. Anthony Illingworth von der Universität Reading und Kollegen vorgeschlagen.
Er sagte, es sei ein wahrgewordener Traum, den Satelliten endlich fliegen zu sehen: „Es war eine lange und herausfordernde Reise mit einem erstaunlichen Team engagierter Wissenschaftler und Ingenieure aus Großbritannien und dem Ausland. Gemeinsam haben wir etwas wirklich Bemerkenswertes geschaffen, das unser Verständnis unseres Planeten verändern wird.“
Eine der größten technischen Herausforderungen war der Weltraumlaser bzw. Lidar.
Der Entwickler Airbus-France hatte große Mühe, ein Design zu entwickeln, das im Vakuum des Weltraums zuverlässig funktioniert. Eine grundlegende Neukonfiguration des Instruments war erforderlich, was nicht nur zu Verzögerungen führte, sondern auch die endgültigen Kosten der Mission erheblich erhöhte, die heute auf rund 850 Millionen Euro (725 Millionen Pfund) geschätzt werden.
“Das sind keine Missionen, die man schnell und billig durchführen kann, um kleine Probleme zu lösen; das hier ist eine komplexe Angelegenheit. Der Grund, warum Earthcare so lange gedauert hat, ist, dass wir den Goldstandard wollen”, sagte Dr. Beth Greenaway, Leiterin der Erdbeobachtung bei der britischen Raumfahrtbehörde.
Earthcare wird nicht viel Zeit haben, um seine Daten zu sammeln. In 400 km Höhe wird es den Sog der Restatmosphäre in dieser Höhe spüren. Diese wird den Satelliten nach unten ziehen.
“Der Satellit verfügt über Treibstoff für drei Jahre und eine Reserve für ein weiteres Jahr. Seine Lebensdauer ist jedoch aufgrund seiner niedrigen Umlaufbahn und des dort herrschenden Luftwiderstands im Grunde begrenzt”, sagte Dr. Michael Eisinger von der ESA.
Die industrielle Entwicklung von Earthcare wurde von Airbus-Deutschland geleitet. Das Grundchassis oder die Struktur des Raumfahrzeugs wurde in Großbritannien gebaut. Großbritannien lieferte auch das Radiometer von Thales Alenia Space UK und den Bildgeber von Surrey Satellite Technology Ltd. GMV-UK hat die Bodensysteme vorbereitet, die alle Daten verarbeiten werden.
Aufgrund ihres großen Interesses an der Mission wird die japanische Raumfahrtbehörde Jaxa der Raumsonde wie üblich den Spitznamen „Hakuryu“ oder „Weißer Drache“ geben.
In der japanischen Mythologie sind Drachen uralte und göttliche Kreaturen, die über das Wasser herrschen und am Himmel fliegen. Dieses Jahr, 2024, ist zufällig auch das japanische Jahr des Drachen, bekannt als „tatsu-doshi“.
Auch hinsichtlich der Erscheinung des Satelliten besteht eine Verbindung: Er ist mit einer weißen Isolierung umhüllt und verfügt über ein langes, schwanzförmiges Solarpanel.
„Earthcare wird wie ein Drache, der in den Weltraum aufsteigt, zu einer Einheit, die für uns die Zukunft vorhersieht“, sagte Jaxa-Projektmanager Eiichi Tomita.