Industrievertrag für Methan-Satellit MERLIN unterzeichnet

Das Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft– und Raumfahrt (DLR) und die Airbus Defence and Space GmbH haben am 17. Februar 2017 den Industrievertrag für die Konstruktions- und Bauphase des deutsch-französischen Klimasatelliten MERLIN (Methane Remote Sensing LIDAR Mission) geschlossen.

Diese Kleinsatellitenmission soll ab 2021 die Methankonzentration in der Erdatmosphäre mit einer bislang unerreichten Genauigkeit messen und damit zur Ursachenforschung des Klimawandels beitragen. Der Vertrag wurde am Airbus-Standort in Ottobrunn unterzeichnet und umfasst den deutschen Beitrag der Mission, also die Entwicklung und den Bau des so genannten Methan-LIDAR (LIght Detection And Ranging), dem Messinstruments an Bord des MERLIN-Satelliten. Herzstück des Instruments ist ein Laser, der kurze Lichtpulse in zwei unterschiedlichen Wellenlängen aussenden kann und dadurch unabhängig vom Sonnenlicht die Methankonzentration auf allen Breitengraden sehr präzise misst.

Methan stärker als Kohlendioxid

„Weltraummissionen wie MERLIN messen Spurengase in unserer Atmosphäre und helfen so dabei, die Veränderungen unseres Klima besser zu verstehen – ein wesentlicher Baustein für die Umsetzung der Pariser Klimaverträge der UN“, sagte Dr. Gerd Gruppe, DLR-Vorstand für das Raumfahrtmanagement, anlässlich der Unterzeichnung. „Methan ist ein besonders starkes Treibhausgas. Seine Klimawirkung ist 25-Mal stärker als die von Kohlenstoffdioxid (CO2). Und obwohl die Konzentration von Methan deutlich kleiner als die von CO2 ist, trägt Methan schon heute mit etwa 20 Prozent zur globalen Klimaerwärmung bei. Wirkungsvolle Maßnahmen zum Klimaschutz müssen daher Methan einbeziehen. Dafür sind genaue Messungen erforderlich, die den gesamten Globus erfassen. Das ist nur von einem Satelliten aus möglich.“

Methan entsteht immer dort, wo organisches Material unter Luftausschluss abgebaut wird, also vor allem in der Land- und Forstwirtschaft, im Bergbau und der Gasförderung sowie in Klärwerken und Mülldeponien. Der größte Teil entsteht jedoch beim Auftauen von arktischen Permafrostböden. Diese Methan-Quellen soll MERLIN weltweit aufspüren und mit seinen kurzen Lichtpulsen jede Wolkenlücke ausnutzen. Außerdem erzeugt der LIDAR als „aktives Instrument“ sein Licht selbst, dessen Reflexion es misst. Dadurch kann der Klimasatellit auch dort „arbeiten“, wo auf der Erde gerade Nacht ist.

Methan heizt die Erde gleich auf drei verschiedene Art und Weisen auf: Zum einen hat es ein eigenes Treibhauspotenzial. Darüber hinaus hilft es bei der Bildung von Ozon in den niedrigen Atmosphärenschichten und reduziert außerdem die Schwebeteilchen in der Atmosphäre. Diese Schwefel-Aerosole reflektieren einfallendes Sonnenlicht direkt in den Weltraum zurück. Mehr Methan bedeutet also weniger Reflektion und damit zusätzliche Erderwärmung.

Mit Lichtwellen auf Spurensuche

Das LIDAR-Instrument wird im Auftrag des DLR Raumfahrtmanagements mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) in Deutschland entwickelt und gebaut. „MERLIN ist eine große technische Herausforderung. Deutschland betritt vor allem mit dem innovativen Laser technologisches Neuland. So sorgen wir für Innovation weit über das Projekt hinaus“, betonte Dr. Gruppe. Das LIDAR-Verfahren hat mehrere Vorteile: Die Daten weisen außerordentlich geringe systematische Fehler auf. So können bei der Auswertung mit Computermodellen Methanquellen und -senken sowie deren globale Verteilung besonders verlässlich bestimmt werden.

Der Laser ist für das menschliche Auge unschädlich. Die Wellenlängen liegen im Infrarotbereich. Sie sind so gewählt, dass die eine von Methan verschluckt (absorbiert) wird, die andere nicht. Kurz hintereinander sendet MERLIN jeweils zwei solche Pulse zum selben Fleck am Erdboden. Das reflektierte Licht fängt der Kleinsatellit mit einem Teleskop auf und registriert sie. Durch Methan in der Atmosphäre wird der eine Puls geschwächt, der andere dagegen nicht. Aus diesem Unterschied können Wissenschaftler die Methanmenge zwischen dem Satelliten und dem Erdboden bestimmen. Dazu werden die Daten vom Satelliten mehrmals täglich zu Bodenstationen gefunkt.

Deutsche Industriebeteiligung

Gebaut wird das LIDAR-Instrument von einem Konsortium aus Firmen und Forschungsinstituten aus Deutschland, Frankreich und den Niederlanden unter der Leitung der Airbus Defence and Space GmbH in Ottobrunn, die neben den Design-, Integrations- und Testaufgaben für das LIDAR-Instrument auch den Bau von mehreren Subsystemen übernimmt. Der technologisch besonders anspruchsvolle Laser wird vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik in Aachen in Zusammenarbeit mit Airbus in Ottobrunn gebaut. Das Design basiert auf dem von der Europäischen Weltraumorganisation ESA und dem DLR Raumfahrtmanagement gemeinsam entwickelten Future Laser (FULAS), der im Jahr 2016 erfolgreich getestet wurde.

Weitere Subsysteme des MERLIN-LIDAR kommen von den deutschen Unternehmen SpaceTec GmbH und von Hoerner & Sulger GmbH. Die Teleskopspiegel und Optiken werden von dem französischen Unternehmen REOSC geliefert. Den deutschen Beitrag zum MERLIN-Bodensegment erstellt die SCISYS Deutschland GmbH in enger Zusammenarbeit mit den DLR-Instituten für Atmosphärenphysik und Fernerkundung. Das MERLIN-Instrument wird auf dem französischen Satellitenbus „Myriade Evolutions“ montiert. Die MERLIN-Klimamission ist auf drei Jahre ausgelegt.

Auf den Bildern

• Vertragsunterzeichnung zum MERLIN-Instrument: Am 17. Februar 2017 haben das DLR Raumfahrtmanagement und die Airbus Defence and Space GmbH den Industrievertrag für die Konstruktions- und Bauphase des deutsch-französischen Klimasatelliten MERLIN (Methane Remote Sensing LIDAR Mission) in Ottobrunn geschlossen. Von links nach rechts: Andreas Wolke, Bereichsleiter Zentrale Aufgaben des DLR Raumfahrtmanagements, Dr. Gerd Gruppe, Vorstand für das DLR Raumfahrtmanagement, Franz Josef Pschierer, Bayerns Wirtschafts- und Technologiestaatssekretär, Dr. Michael Menking, Leiter Erdbeobachtung, Navigation und Wissenschaft bei Airbus Defence and Space und Eckard Settelmeyer, Leiter der Erdbeobachtung, Navigation und Wissenschaft am Standort Friedrichshafen.
• Künstlerische Darstellung MERLIN: Der deutsch-französische Klimasatellit MERLIN soll ab 2021 die globale Methan-Konzentration in der Atmosphäre messen. MERLIN baut auf dem neuen Satellitenbus „Myriade Evolutions“ auf, der von CNES zusammen mit der französischen Raumfahrtindustrie entwickelt wurde. Die Nutzlast des Satelliten – ein sogenanntes LIDAR-Instrument (LIght Detection And Ranging), das auch bei Nacht und durch dünne Wolken hindurch messen kann – wird im Auftrag des DLR Raumfahrtmanagements mit Mitteln des BMWi in Deutschland entwickelt und gebaut. Zum Methan-LIDAR gehört ein Laser, der Licht in zwei unterschiedlichen Wellenlängen aussenden kann und dadurch in der Lage ist, unabhängig vom Sonnenlicht äußerst präzise Messungen der Methankonzentration auf allen Breitengraden durchzuführen.
• Future Laser FULAS: Der Future Laser FULAS wurde in Kooperation zwischen der Europäischen Weltraumorganisation ESA und dem DLR Raumfahrtmanagement entwickelt. Dieser Laser wurde im Jahr 2016 erfolgreich für den Einsatz im MERLIN-Instrument getestet.