Virtueller Wetterspäher im ESOC

Künstlerische Darstellung: MSG-1 im Orbit
10 Juli 2002

Auch in Zukunft keine Chancen für den Frosch im Glas. Im Europäischen Raumfahrtkontrollzentrum ESOC in Darmstadt trainieren Spezialisten der ESA zusammen mit Kollegen von EUMETSAT und Alcatel den Start und die Inbetriebnahme des Hightech-Wettersatelliten MSG-1 in aufwendigen Simulationen unter Einschluß aller nur denkbarer Not- und Ausfälle. Hinter MSG-1 verbirgt sich das erste Exemplar einer neuen Generation europäischer Wettersatelliten, der Meteosat Second Generation. Die hochentwickelte Wetter-Spürnase soll im August mit einer Ariane-5-Rakete von Französisch-Guyana in die geostationäre Umlaufbahn um die Erde gebracht werden.

Bereits seit 1989 betreibt Europa unter dem Namen "Meteosat" ein operationelles System geostationärer Wettersatelliten, das von der ESA entwickelt und in den neunziger Jahren an die für den Betrieb zuständige Organisation EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites) übergeben wurde. Die Satelliten liefern alle 30 Minuten je ein Bild in drei verschiedenen Spektralkanälen. So entstehen Aufnahmen und Datensätze im sichtbaren, infraroten sowie im Wasserdampfbereich, aus denen die Meteorologen wichtige Primärinformationen für ihre Wettervorhersagen ableiten. Da die geostationären Raumflugkörper scheinbar über einem Punkt des Erdäquators „stillstehen", werden immer vom selben Teil der Erdoberfläche die Aufnahmen gewonnen. So lassen sich auch über lange Zeit wertvolle statistische Infomationen zur Wetterentwicklung in bestimmten Gebieten erfassen.

Neues Wunderauge im All

MSG-1 Flugmodell bei Tests im ESTEC

Den Meteorologen genügt das nicht mehr. Ihr Hunger nach immer mehr Informationen in immer kürzeren Zeiträumen ist kaum zu stillen. Deshalb bereiten ESA und EUMETSAT eine neue Generation Wetterspäher vor, die Meteosat Second Generation (MSG). Im August soll der erste von drei geplanten MSG-Satelliten in die geostationäre Umlaufbahn befördert werden. Wenn MSG-1 seinen Dienst aufnimmt, wird er weltweit der modernste Wettersatellit mit der ausgefeiltesten Technik sein.

Das neue Wunderauge an Bord heißt SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager). Dahinter verbirgt sich ein Hochleistungs-Radiometer neuester Bauart. Statt bislang drei verfügt es nunmehr über zwölf Kanäle zur Messung der von der Erdoberfläche und der Atmosphäre ausgehenden Strahlung. Allein das bringt den Wissenschaftlern und Praktikern eine erheblich verbesserte Datenbasis für numerische Modelle zur Wettervorhersage. SEVIRI liefert seine Daten aber auch wesentlich schneller und mit höherer Auflösung. Alle 15 Minuten steht eine neue Bildinformation zur Verfügung. Auch die Bildauflösung konnte von 2,5 auf 1 Kilometer erheblich verbessert werden.
Die "Wetterfrösche" erwarten davon wesentlich verbesserte kurzfristige Vorhersagen. Erstmals kann rund um die Uhr die Wolken- und Nebelbildung beobachtet werden, so dass heraufziehende Unwetterfronten sowohl früher als auch präziser vorhergesagt werden können.

Während das Hauptinstrument SEVIRI operationelle Daten für die kurz- und mittelfristigen Vorhersagen liefert, dient ein zweites Instrument an Bord der Klimaforschung. Das GERB-Instrument (Geostationary Earth Radiation Budget) genannte Spiegelteleskop erfasst die von der Erde abgegebene Strahlungsmenge im sichtbaren und infraroten Bereich. So kann dann ein Strahlungsbudget sortiert nach reflektierter Sonnenstrahlung und abgegebener Wärmestrahlung der Erde erstellt werden, ein wichtiger Faktor zur Beurteilung der Klimaentwicklung.

Außerdem werden die MSG-Satelliten mit Hilfe von Data Collection Platforms (DCP) auch als Relaistation für die Datenübertragung zwischen kleinen meteorologischen Stationen auf hoher See oder anderen entlegenen Gebieten der Erde und der zentralen Bodenstation dienen.

Hartes Training vor dem Start

MSG-Simulation im Hauptkontrollraum des ESOC

Der Start und die Inbetriebnahme eines Satelliten ist mit komplexen Prozeduren verbunden, welche die Mitarbeiter am Boden fast im Schlaf beherrschen müssen, um beispielsweise auch in kritischen Situationen die richtigen Entscheidungen treffen zu können. Deshalb werden Start und Aktivierung aller Bordsysteme, einschließlich aller denkbaren Störungen oder Ausfälle, hundertmal durchgespielt.
Für MSG läuft diese Trainingsphase bereits seit Anfang Mai im ESOC in Darmstadt. Der Wettersatellit wird hier kurz nach dem Start vom Team des Weltraumbahnhofs Korou übernommen. Ab diesem Zeitpunkt ist Darmstadt für die Inbetriebnahme verantwortlich. Besondere Beachtung schenken die Fachleute der Launch and Early Orbit Phase (LEOP), die unmittelbar nach der Trennung von Satellit und Raketenoberstufe beginnt. Wichtigster Punkt in dieser Phase ist bei MSG der Transport von der Übergangs- in die geostationäre Bahn. Dazu befinden sich an Bord des Raumflugkörpers zwei Raketenantriebe, die mit flüssigem Treibstoff arbeiten. Sie sollen drei Mal gezündet werden, um die Bahn Schritt für Schritt anzuheben.
Diese kritischen Schritte werden immer wieder simuliert, um die Spezialisten-Teams zu trainieren sowie eventuelle Fehler in der Software zu erkennen. Als Satelliten-Vorlage dient ein virtuelles Datenmodell, das den Computern der Bodenstation scheinbar reale Werte vorgaukelt. Dabei müssen 8000 bis 9000 verschiedene Parameter berücksichtigt werden. Im Hauptkontrollraum des ESOC sieht es beim Training auf den Konsolen und Wandschirmen aus wie beim echten Flug. Der imaginäre Satellit liefert auf Anforderung Daten, auf welche die Ingenieure an den Terminals mit Befehlen an den Satellit reagieren. Dieser führt sie im Normalfall dann ohne Probleme aus. Bei Störungen gibt es vorbereitete Notfall-Szenarien, die ebenfalls trainiert werden.

Die Stunde der Wahrheit schlägt aber nach dem realen Start des ersten MSG-Exemplars. Dann müssen die Teams das Erlernte anwenden und der Mission zum Erfolg verhelfen.

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