Meteosat

Meteosat, Kurzbezeichnung für englisch Meteorological satellite, ist der Name für geostationäre Wettersatelliten, die die europäische Organisation EUMETSAT betreibt und in enger Zusammenarbeit mit der ESA entwickelt. Meteosat-1 startete 1977, Meteosat-9 im Jahr 2005.

Mit nur kurzen Unterbrechungen liefern die Meteosat-Satelliten für die um den Nullmeridian liegenden Regionen der Erde seit 1977 Wetterinformationen. Die verwendete geostationäre Position bei 0° geographischer Länge im Erdabstand von ca. 36.000 km über dem Äquator ist für die Wetterbeobachtung über Afrika, dem östlichen Atlantik und Südeuropa optimal.

Meteosat (Erste Generation): Technik und Daten

Meteosat (erste Generation)

Das Radiometer an Bord ist der zentrale Kern eines jeden Meteosat-Satelliten. Es liefert die eigentlichen Messwerte des Meteosat-Systems in Form von Strahldichten vom sichtbaren und infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums.

Die Satelliten der ersten Generation hatten (und haben) alle ein Radiometer als Kernkomponente, welches in 3 Spektralbändern (oder Kanälen) misst.

• Kanal 1: 0,45 bis 1,0 µm - Das sichtbare Band (visible - VIS) wird tagsüber mit zwei Radiometern (VIS1, VIS2) zur visuellen Betrachtung verwendet.
• Kanal 2: 5,7 bis 7,1 µm - Das Wasserdampf-Absorptionsband (water vapour - WV) wird zur Bestimmung des Wasserdampfgehaltes in der mittleren Atmosphäre verwendet.
• Kanal 3: 10,5 bis 12,5 µm - Das thermische Infrarotband (infrared - IR) wird zur Bestimmung der Temperatur von Wolken-, Land- und Meeresoberflächen verwendet.

Meteosat 1 bis 7 lieferten jede halbe Stunde Bilder. Die in einer SSP-Auflösung (SSP für Sub Satellite Point) von 5 km (WV und IR) und 2,5 km (VIS) gescannt wurden. Diese Bilddaten werden in weniger als 5 Minuten am Boden bearbeitet und anschließend in digitaler Form an Abnehmer weltweit verschickt. Zu diesen Kunden gehört auch der Deutsche Wetterdienst (DWD) in Offenbach am Main.

Der Feststoff-Apogäumsmotor dieser Satelliten war unter ihnen angebracht und wurde nach dem Einschuss in den GEO abgeworfen, wodurch das Kühlsystem des Radiometers freigelegt wurde. Zur Stabilisierung dreht sich jeder von ihnen 100 mal pro Minute um seine Achse. Dabei tastet sein Radiometer die Erde zeilenweise ab. Die von der Erde und den Wolken zurückgelieferte Strahlung wird über ein kompliziertes Spiegelsystem erfasst, digitalisiert und zur primären Empfangstation nach Fucino in Italien gefunkt. Von dort werden die Daten zum Kontrollzentrum nach Darmstadt weitergeleitet. Die Abtastung beginnt mit dem Südpol und endet 25 Minuten später am Nordpol. In den folgenden 2,5 Minuten wird das Spiegelsystem in die Startposition zurückgedreht, 2,5 Minuten bleibt der Satellit im Standby, so dass alle halbe Stunde ein komplettes Bild dieser Region der Erde (Full Earth Scan - FES) vorliegt. Daneben war auch ein nur Europa zeigender Ausschnitt möglich, dies aber dafür alle 10 Minuten (Rapid Scan Service - RSS).

Die Rohdaten dieser Bilder enthalten 2.500 x 2.500 Pixel (FES) bzw. 2.500 x 864 Pixel (RSS). Rohdaten können ohne Lizenzschlüssel nicht direkt empfangen werden. EUMETSAT korrigiert diese Bilder erst und sendet sie dann frei verfügbar über EUMETCast und das Internet an die Kunden.

Meteosat (Zweite Generation): Technik und Daten

Seit Anfang 2004 ist der erste Meteosat-Satellit der zweiten Generation (kurz MSG-1 für Meteosat Second Generation) operationell in Betrieb. Astrium zeichnet verantwortlich für das Hauptmessinstrument SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and InfraRed Imager) und die Untersysteme (Energieversorgung, Bahn- und Lageregelung sowie Antrieb) des Satelliten. Nach erfolgreichem Abschluss der Testphase wurde er in Meteosat-8 umbenannt. Meteosat 8 arbeitet seit dem zweiten Quartal 2008 in dem Rapid Scan Modus auf der Orbitalposition 9,5° Ost und liefert alle 5 Minuten ein Multispektralbild von Europa und dem nördlichen Afrika. Er dient zudem als Backup-Satellit für den Nachfolger Meteosat-9.

Am 21. Dezember 2005 wurde der zweite MSG Satellit mit Hilfe einer europäischen Ariane 5GS Trägerrakete in den Orbit gebracht. Er nahm 2006 als Meteosat-9 den operationellen Betrieb auf und befindet sich momentan (Juli 2011) als Hauptsatellit auf der Orbitalposition 0°. Meteosat-9 liefert alle 15 Minuten ein Multispektralbild des gleichen Ausschnitts der Erde. Die Bildgröße beträgt im HRV-Kanal (SW/panchromatisch) 11136×11136 Pixel mit einer Ortsauflösung von bis zu 1×1 km² im Bereich des Bildzentrums (0° nördliche Breite, 0° östliche Länge). Die Bildauflösung würde damit einer 124-Megapixel-Digitalkamera entsprechen. Die restlichen der zwölf Kanäle erzeugen Bilder einer Größe von 3712×3712 Pixeln bei einer Auflösung von ungefähr 3×3 km² im Bildzentrum. Aufgrund der geostationären Aufnahmegeometrie nimmt die Auflösung zu den Rändern hin ab, bzw. die von einem Pixel abgebildete Fläche der Erde nimmt zu den Rändern hin zu.

Vier der zwölf Beobachtungskanäle erfassen den sichtbaren Bereich des Lichts, acht den Infrarotbereich. Zwei davon liegen in Bereichen, in denen die Absorption von Strahlung durch Wasserdampf in der Atmosphäre stark ist. Damit kann das Wettergeschehen inklusive einer Abschätzung des Wasserdampfgehaltes in verschiedenen Höhenschichten der Atmosphäre erfasst werden. Alle Kanäle zusammen schicken 20 mal mehr Daten zur Erde als die Vorgängersatelliten. Die hohe Bildwiederholfrequenz ermöglicht eine genaue Vorhersage von Windrichtung und -geschwindigkeit durch den Vergleich von zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmen in 15 Minuten Abstand. Durch die Kombination mehrerer Kanäle können unterschiedliche Wolkenarten (z. B. Eiswolken) erkannt werden. Auch Schneeflächen lassen sich damit eindeutig von Eiswolken unterscheiden.

Der neue Satellit soll insgesamt sieben Jahre betrieben werden. Weitere MSG-Satelliten sollen folgen und bis 2018 arbeiten.

Details zum MSG-Teleskop Seviri (Spinning enhanced visible and infrared imager):

Umdrehungsgeschwindigkeit des Satelliten: 100 min^-1

Auflösung:

3 Linien (9 Linien Hochauflösung) pro Scan (Umdrehung)

1250 Scans (Umdrehungen) pro Bild, entsprechend 12 Minuten/Bild + 3 Minuten/Bild für Kalibrierung

Kontrastumfang: 10 Bit

Hochauflösung: 5568×11136 Pixel (1 km Auflösung)

Normals: 3712×3712 Pixel (3 km Auflösung)

12 Bildkanäle Kanäle:

2 Kanäle selektiv im sichtbaren Bereich von 0,5-0,8 µm

1 Kanal im nahen Infrarot-Bereich 1,5-1,8 µm

1 Breitband-Hochauflösungskanal 0,4-1,1 µm

8 Infrarot-Kanäle 3,4-14 µm

Optische Apertur: 50×80 cm²

Datenmenge: 3,26 Mbps

Meteosat (Dritte Generation)

Die Satelliten, die ab 2015 die zweite Generation MSG ablösen sollen, tragen die Bezeichnung Meteosat Third Generation (MTG). EUMETSAT hat sich aufgrund der Anzahl (und Gewicht) der Messinstrumente, die für MTG vorgesehen sind, entschieden, diese auf zwei Plattformen (Satelliten) zu verteilen (Twin Setup).

Ihre Aufgaben wurden 2006 spezifiziert. Diskutiert wurden:

• Fotografieren der Erde in kurzen Zeitintervallen mit hoher spektraler Auflösung
• Erfassung von Gewittern und Blitzen
• Erfassung der Infrarot- und Ultraviolettstrahlung der Erde

Ab Anfang Dezember 2008 wurden Details des MTG-Programmes bekannt gegeben. Danach soll 2015 zuerst der erste MTG-I mit einem Flexible Combined Imager (FCI) Starten. Das FCI ist ein abbildendes Instrument. Außerdem soll er noch ein Nachweisgerät für Blitze tragen. Im Jahr 2017 soll dann der erste MTG-S starten. Dieser soll mit Infrared Sounder und Visible Near-infrared Sounder Instrumente für Infrarotstrahlung tragen.^[1]

Aktive Satelliten

Meteosat-9 steht als Hauptsatellit auf der Hauptposition 0° über dem Äquator, von wo er alle normalen Meteosat-Aufgaben durchführt. Meteosat-8 steht auf 9,5° Ost und arbeitet in einem speziellen Rapid Scan genannten Modus.

Die letzten beiden aktiven Satelliten der 1. Meteosatgeneration stehen über dem Indischen Ozean. Meteosat-7 steht auf 57,5° Ost und liefert Bilder über die Regionen um den 63. östlichen Längengrad (Ostafrika, westlicher Indischer Ozean, Mittelasien) als Ersatz für die dort ursprünglich positionierten Insat-Satelliten. Zusätzlich empfängt er Meldungen des Tsunami-Warnsystems und leitet sie weiter. Als Ersatzsatellit steht Meteosat-6 auf 67,5° Ost zur Verfügung^[2]

2006 wurde ein Wettersatellit des neuen Eumetsat Polar Systems (EPS) in eine Umlaufbahn gebracht. Dieser MetOp-Satellit umkreist in einer niedrigeren Umlaufbahn von 850 km Höhe die Erde und soll zu einer höheren Vorhersagequalität beitragen. Ein Mikrowellenradar zur Geschwindigkeitsmessung von Winden in unterschiedlichen Höhen über dem Meer ist ebenfalls vorgesehen.

Geschichte und Zukunft

EUMETSAT-Zentrale

• Anfang der 1970er - Die ESA (European Space Agency) beginnt mit den Planungen zu einem europäischen Wettersatelliten-System.
• 23. November 1977 - Der erste europäische Wettersatellit Meteosat wird von Cape Canaveral (USA) aus mit einer Delta-Rakete gestartet.
• Oktober 1979 - Das Radiometer des Satelliten Meteosat-1 fällt aus.
• 19. Juni 1981 - Meteosat-2 wird von Kourou (Französisch-Guayana) aus gestartet, wie alle weiteren europäischen Satelliten. Der Satellit wird mit einer Rakete des Typs Ariane 1 in die Umlaufbahn gebracht.
• ab 1986 - Die Aufbereitung der von Meteosat gelieferten Daten wird von EUMETSAT (Europe’s Meteorological Satellite Organization) übernommen.
• 15. Juni 1988 - Meteosat-P2 (P = Prototyp) wird als Notbehelf in den Orbit geschickt, da das Radiometer von Meteosat-2 ausgefallen war. (Theoretisch kann er auch Meteosat-3 genannt werden.)
• 6. März 1989 - Meteosat-4 wird als erster operationeller Satellit (Meteosat Operational Program 1 - MOP 1) des Meteosat-Satelliten-Systems in den Orbit geschickt.
• 2. März 1991 - Meteosat-5 (oder MOP 2) wird gestartet.
• August 1991 - Meteosat-P2 wird vorübergehend auf eine Position bei 50° westlicher Länge verschoben, die er im September erreicht. Er unterstützt dort den amerikanischen GOES-E.
• Januar 1992 - Meteosat-2 hat den Treibstoff aufgebraucht und wird aus dem geostationären Orbit in einen Friedhofsorbit manövriert.
• 20. November 1993 - Meteosat-6 (oder MOP 3) wird gestartet
• Dezember 1995 - Datenaufbereitung, Projektplanung und Durchführung von Meteosat liegen nun komplett bei EUMETSAT.
• Dezember 1995 - Meteosat-3 und Meteosat-4 werden nach Aufbrauchen des Treibstoffs in einen Friedhofsorbit gebracht.
• 3. September 1997 - Meteosat-7 (oder Meteosat Transistion Program 1 - MTP 1), der letzte Meteosat-Satellit der ersten Generation wird gestartet.
• Anfang 1998 - Meteosat-5 wird in die neue Position bei 63° östliche Länge gebracht, da die Daten des dort eigentlich positionierten indischen INSAT nicht verfügbar sind.
• Juni 1998 - Meteosat-7 wird der operationelle Satellit (Meteosat-6 steht als Reservesatellit an gleicher Position zur Verfügung)
• 28. August 2002 um 22:45 UTC - Erfolgreicher Start von MSG-1 (nun Meteosat-8), und damit Beginn der Phase der Zweiten Meteosat-Generation.
• 28. November 2002 - Meteosat-8 (vormals MSG-1) liefert die ersten Bilder zur Erde. Zum ersten Mal stehen nun 12 Kanäle für die Wetterbeobachtung zur Verfügung.
• 29. Januar 2004 - Meteosat-8 wird der operationelle Satellit
• März 2005 - Meteosat-5 kann nun Daten des neuen Tsunami-Warnsystems empfangen (Indian Ocean Data Collecting - IODC) und an die Bodenstation weiterleiten.
• 21. Dezember 2005 - Meteosat-9 (MSG-2) wird gestartet.
• 14. Juni 2006 - Meteosat-7 stellt seinen bisherigen Dienst ein und wird über dem Indischen Ozean platziert, um zukünftig Meteosat-5 zu ersetzen.
• 11. April 2007 - Meteosat-9 wird der operationelle Satellit. Meteosat-8 wird der Reservesatellit.
• 26. April 2007 - Meteosat-5 wird abgeschaltet und aus dem geostationären Orbit manövriert.
• 15. April 2011 - Meteosat-6 wird nach Verbrauch seiner Triebstoffvorräte in einen höheren Friedhofsorbit manövriert und abgeschaltet. Die letzten Bilder hatte er am 11. April 2011 zur Erde übertragen. Er war der letzte aktive Satellit der ersten Generation von Meteosat-Satelliten.
• 2018 - Projektierte Lebensdauer des MSG-Programms wird erreicht.

Siehe auch

• Satellit (Raumfahrt)
• ESA
• Geostationärer Satellit
• Satellitenmeteorologie
• Wettersatellit

Weblinks

 Wikiversity: Meteosat – Kursmaterialien, Forschungsprojekte und wissenschaftlicher Austausch

• sat24.com hochaufgelöste Live-Bilder und Videos von Europa und Afrika in Echtzeit (max. 15 Minuten hinterher)
• Meteosat, stündlich aktualisierte Daten
• EADS Astrium - MSG
• Metosat Wefax Images
• Meteosat Images
• Meteosat-Bilder - Infrarot (Alle 15 Minuten aktualisiert) - via Air Force Weather, USA
• Homepage Eumetsat - Meteosat Images
• FU Berlin: S/W Animiert entzerrt

Quellen

1. ↑ Presseerklärung von Eumetsat
2. ↑ http://www.eumetsat.int/Home/Main/What_We_Do/Satellites/index.htm?l=en

Raumsonden und Satelliten mit Beteiligung der ESA

COS-B (1975–1982) · GEOS 1 und 2 (1977, 1978) · ISEE 2 (1977) · Meteosat (1977–1997) · IUE (1978) · EXOSAT (1983) · ECS (1983–1988) · Giotto (1985) · Olympus (1989) · Hipparcos (1989) · Hubble (1990) · Ulysses (1990–2009) · ERS 1 und 2 (1991, 1995) · EURECA (1992) · ISO (1995) · SOHO (1995) · Huygens (1997) · XMM-Newton (1999) · Cluster (2000) · Artemis (2001) · Proba (2001) · Envisat (2002) · MSG 1 und 2 (2002, 2005) · Integral (2002) · Mars Express (2003) · SMART-1 (2003) · Double Star (2003) · Rosetta (2004) · SSETI Express (2005) · CryoSat (2005) · Venus Express (2005) · Galileo (2005–2008) · METOP-A (2006) · COROT (2006) · GOCE (2009) · Herschel (2009) · Planck (2009) · Proba-2 (2009) · SMOS (2009) · CryoSat-2 (2010) · HYLAS (2010) · SWARM (2012) · ADM-Aeolus (2013) · LISA Pathfinder (2013) · Gaia (2013) · Sentinel 1-3 (2013) · BepiColombo (2014) · ESMO (2014) · EarthCARE (2016) · ExoMars (2016/2018) · Solar Orbiter (2017) · JWST (2018) · Euclid (2019) · LISA (2019) · Mars Sample Return (frühestens 2020er) · Don Quijote

Abgesagt: Darwin