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Lokales Martha, Polly, Wili und Aladin: Messtechnik aus Leipzig startet ins All
Leipzig Lokales Martha, Polly, Wili und Aladin: Messtechnik aus Leipzig startet ins All
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07:54 16.08.2018
Was das Messgerät Aladin bald vom Weltall aus macht, erledigt Polly bereits im Wissenschaftspark Leipzig. Ulla Wandinger, Ronny Engelmann und Holger Baars (von links) vom Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung überprüfen Pollys Daten.
Was das Messgerät Aladin bald vom Weltall aus macht, erledigt Polly bereits im Wissenschaftspark Leipzig. Ulla Wandinger, Ronny Engelmann und Holger Baars (von links) vom Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung überprüfen Pollys Daten. Quelle: André Kempner
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Leipzig

Knapp 8000 Kilometer liegt der Weltraumbahnhof im südamerikanischen Kourou entfernt, fünf Stunden beträgt der Zeitunterschied. Und doch werden kommenden Dienstag auch in Leipzig spätestens ab 23.20 Uhr etliche Wissenschaftler per Live-Stream gespannt verfolgen, was da im Übersee-Département Französisch-Guyana passiert: Nach 16 Jahren Vorbereitung soll die Aeolus-Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) starten. Das Herz des Satelliten ist ein Laser samt Spiegelteleskop mit dem Namen Aladin. Von seiner Datensammlung versprechen sich Forscher weltweit völlig neue Erkenntnisse über die Windfelder der Erdatmosphäre. Die Technik soll künftig wesentlich präzisere Wetterprognosen ermöglichen und vor allem das Sturmwarnsystem verbessern.

Spezialisten des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (Tropos) haben die Lichtradar-Technik „Lidar“ des Messgeräts im ESA-Auftrag mitentwickelt. „Wir sind ganz schön aufgeregt“, gibt Tropos-Physikerin Ulla Wandinger zu. „Bei so einem Raketenstart kann viel schiefgehen.“ Nach fünf bis acht Minuten sollte der 300 Millionen teure Aeolus-Satellit die angedachte Höhe von nur 320 Kilometern über der Erde erreichen und erste Signale zurückfunken. „Dann setzt hoffentlich die Erleichterung ein“, sagt Tropos-Meteorologe Holger Baars.

Die Leipziger Troposphärenforscher gehören neben Kollegen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, der Ludwig-Maximilians-Universität München und des Deutschen Wetterdienstes zu einem Team, das die Aeolus-Winddaten regelmäßig mit eigenen Messwerten abgleichen wird. Sieben Tage benötigt der Satellit auf seiner polaren Umlaufbahn mit einer Geschwindigkeit von sieben Kilometern pro Sekunde, um die sich unter ihm drehende Erde einmal vollständig abzutasten. Dabei erfasst er die Windgeschwindigkeiten zwischen Erdboden und 30 Kilometern Höhe erstmals global.

Erfindungsgeist aus Faulheit

Martha, Polly und Wili – so heißen die stationären Geräte im Leipziger Wissenschaftspark an der Permoserstraße, die dagegen nur Profildaten an einem Ort liefern. Ihre Messergebnisse werden die Leipziger Forscher mit den Daten vergleichen, die Aladin zeitgleich schickt, wenn er in seiner Umlaufbahn hier vorbeikommt. „Stimmen die Werte, die wir und die Kollegen weltweit von der Erde aus messen, mit den aus dem All erfassten Verhältnissen überein, gehen wir davon aus, dass Aladin an jeder Stelle seiner Umlaufbahn korrekt funktioniert“, erklärt Wandinger.

Martha, ein Akronym der englischen Bezeichnung für „Multiwellenlängen-Raman-Polarisationslidar“, ist eine von der Erde aus messende Verwandte Aladins, dessen Kurzbezeichnung wiederum für „Atmosphärisches Laser-Doppler-Lidar-Instrument“ steht. Beide setzen sich aus einem großen Laser, der kurze Lichtimpulse im UV-Wellenbereich erzeugt, und einem Teleskop zusammen, das das von Partikeln und Molekülen zurückgestreute Licht auffängt. Durch spektrale Analyse dieses Rückstreulichts lässt sich dann zum Beispiel auf Partikel- und Wolkeneigenschaften sowie andere atmosphärische Zustandsgrößen schließen. Nur ist Aladins Spiegel mit einem Durchmesser von 1,5 Metern etwa doppelt so groß wie der von Martha.

Polly bedeutet in Langform „Portables Lidar-System“ und liefert zwar weniger genaue Daten als Martha – aber dafür kontinuierlich. „Weil ich etwas faul bin, habe ich Polly entwickelt“, scherzt Tropos-Wissenschaftler Ronny Engelmann. Polly läuft immer und bei jedem Wetter, Martha benötigt Betreuung. Sie muss vor Inbetriebnahme erst eine halbe Stunde warm laufen. Bei Regen wird sie ausgeschaltet. Das Gleiche gilt für das Wind-Lidar Wili, das ebenfalls von Engelmann mitkonstruiert wurde und mit dem jetzt Vergleiche mit den Windmessungen von Aladin angestellt werden sollen.

Lebenszeit von vier Jahren

In ihrem Wissenschaftsalltag werfen die Leipziger Troposphärenforscher ihr Hauptaugenmerk zwar nicht auf den Wind, sondern auf Aerosole und Wolken. Doch erlaubt die Lidar-Technik Rückschlüsse auf alle drei Phänomene. „Daher holen wir uns von der ESA die Aerosol- und Wolkendaten für unsere eigene Forschung“, freut sich Baars. Darüber hinaus verschifft das Tropos-Institut Ende August einen Container mit derselben Technik nach Punta Arenas in Südchile, wo die Experten wertvolle Vergleichsdaten in der sonst wenig untersuchten Südhemisphäre gewinnen wollen.

Auf der Aeolus-Mission, die nach einem griechischen Gott der Winde benannt ist, kommt die Wind-Lidar-Technik erstmals im Weltall zum Einsatz. Die vergleichsweise geringe Flughöhe von 320 Kilometern über der Erde stellt zwar detaillierte Daten aus der Atmosphäre in Aussicht, birgt jedoch auch Gefahren. Im Europäischen Raumflugkontrollzentrum in Darmstadt rechnen die ESA-Ingenieure damit, dass sie die Flugbahn wegen Luftwiderständen und anderer Reibungen laufend nachjustieren müssen. Nach etwa vier Jahren ist der Treibstoff des Satelliten daher vermutlich alle, Aeolus wird sinken und in der Erdatmosphäre verglühen. „Aber wenn der Einsatz ein Erfolg wird“, sagt die Leipziger Troposphärenforscherin Ulla Wandinger, „folgen bestimmt weitere Missionen.“

Von Mathias Wöbking