Wie Satelliten die Geheimnisse der Erde ergründen

Der NASA-Satellit Jason-3 ist am 17. Januar 2016 gestartet. Im Oktober soll er die Aufgabe von seinem Vorgänger Jason-2 übernehmen. Jason-3 soll Teil eines größeren Netzwerkes von Erdbeobachtungssatelliten werden, die die Höhe des Meeresspiegels sowie Ozean- und Atmosphärenströmungen vermessen.

Pegel am Ufer können diese Frage nie einwandfrei beantworten. Aber Satelliten erkennen die Kontinentalbewegungen. Deshalb gibt es die Ozean-Oberflächen-Topographie-Mission (OSTM) der NASA mit den Satelliten Topex/Poseidon, Jason-1, -2 und bald auch -3. Sie sollen das Rätsel lösen. Diese Radar-Bilder stammen von Jason-2. Jason-3 hat zusätzlich noch ein Radiometer und ein Laser-Messgerät an Bord.

Ohne Erdbeobachtungssatelliten könnten wir unsere Welt nur halb so gut verstehen. Dieses Bild stammt von Sentinel-2, einem Erdbeobachtungssatelliten der ESA, der im Rahmen des Copernicus-Programms um die Erde fliegt. Es wurde Ende Juni kurz nach dem Start des Satelliten aufgenommen und zeigt den nördlichsten Bereich der Adria und Teile der Alpen.

Sentinel-2 arbeitet mit einer Spektralkamera, die auf unterschiedlichen Wellenlängen Bilder aufnehmen kann. So werden immer wieder andere Details deutlich - bis hin zum Zustand der Vegetation und zur Feuchtigkeit der Böden. Hier bereiten ihn Ingenieure auf seine Reise vor.

Auch dieses Bild zeigt einen Teil Norditaliens: Bei der Stadt Pavia (oben links) fließen der größere Po und der kleinere Fluss Ticino zusammen. Das Infrarot-Spektrum enthüllt dem Betrachter detailliert den Zustand der Landwirtschaft. Wissenschaftler können sogar erkennen, ob auf den Feldern Mais oder Kürbisse angebaut wurden.

Viele Erdbeobachtungssatelliten fliegen nicht alleine um die Erde, sondern im Team. Auch die Sentinel-1 und -2 Satelliten, die ersten des später sechs Module umfassenden Copernicus-Programms der ESA, sollen dereinst als Paar die Erde umrunden. Dann können sie jeden Punkt der Erdoberfläche alle fünf Tage erfassen.

Sentinel-1 kann zwar keine Farben erkennen, dafür sieht sein Radarblick jeden Berg und jedes Tal detailgenau. Er funktioniert ähnlich wie Jason-3, nur dass er für das Festland optimiert ist. Seine Messergebnisse können mit den optischen Daten von Sentinel-2 übereinandergelegt werden. So bekommen Forscher, Landwirte, Umweltbehörden und Industrie eine Vielzahl von Informationen - je nach Bedarf.

Das Radar-Auge des Satelliten hat hier ein Bild der niederländischen Küste aufgezeichnet. Ganz so flach, wie viele glauben, ist das Land gar nicht. Selbst Dünen, Gebäude und Deiche entgehen dem Radar-Blick von Sentinel-1 nicht.

Eine ganz andere Form der Erdbeobachtung ist die Swarm-Mission der ESA. Diese drei Satelliten umrunden die Erde als Schwarm und zeichnen dabei die Veränderungen des Erdmagnetfeldes auf. Ende 2013 wurden die Satelliten in ihre Umlaufbahn befördert. Seitdem sammeln sie fleißig Daten.

Das Erdmagnetfeld ist interessant für die Forscher, weil es sich ständig verändert. Im Erdinneren bewegen sich riesige Massen heißen Magmas und mit ihnen auch der Magnetismus der Erde. Pole verschieben sich, was Auswirkungen auf Schiffahrt und Fliegerei hat.

Der Erdmagnetismus verändert auch unsere Beziehung zur Sonne und zum Weltall. Er schützt uns vor kosmischen und vor Sonnenstrahlen. Verschiebt sich das Erdmagnetfeld, verändert sich - besonders an den Polkappen - auch die Umlenkung von Teilchen, die etwa durch Explosionen auf der Sonne in Richtung Erde geschleudert werden. Satelliten, die zur Erde blicken, enthüllen also nicht nur Irdisches.