Lexikon der Fernerkundung

James Webb Space Telescope (JWST)

Früher Next Generation Space Telescope, 2002 nach dem ehemaligen NASA-Administrator James Edwin Webb umbenannt; ein geplantes Weltrauminfrarotteleskop in Kooperation von NASA, ESA und der kanadischen Weltraumagentur.
Das James Webb Space Teleskop, dessen Start an Bord einer Ariane 5 für 2018 vorgesehen ist, ist der Nachfolger des Hubble Space Teleskops, das derzeit im Weltraum operiert und bereits spektakuläre Ergebnisse und Bilder aus der Frühzeit unseres Universums geliefert hat.
Die 'endgültige' Größe dieses neuen Universalteleskops für den sichtbaren bis mittleren Infrarotbereich übersteigt bei weitem die Ladedimensionen aller verfügbaren Trägerraketen. Deshalb wird das Teleskop mit seinem 6,50 Meter großen, 18-segmentigen Hauptspiegel und einem Sonnenschutzschild von der Größe eines Tennisplatzes erst im Orbit entfaltet werden.
Der Spiegel des JWST besteht aus Beryllium, einem für sein Gewicht sehr starken Leichtmetall. Ein weiterer Vorteil liegt in seiner Fähigkeit seine Form über einen großen Temperaturumfang beizubehalten. Es ist ein guter Strom und Hitzeleiter, und es ist nicht magnetisch.

Zur Erforschung der Entstehungsgeschichte des Universums ist das JWST mit vier Instrumenten ausgerüstet:

  • dem Spektographen NIRSpec für den nahen Infrarotbereich von Astrium,
  • einer Kamera für den nahen Infrarotbereich (NIRCam), entwickelt von der University of Arizona,
  • einer Kamera mit Spektographen (MIRI) für den mittleren Infrarotbereich - eine Gemeinschaftsentwicklung von JPL (Joint Propulsion Labratory) und der ESA, die ein Konsortium aus europäischen Instituten leiten, mit Projektmanagementunterstützung von Astrium UK,
  • einem von der kanadischen Raumfahrtagentur bereitgestellten Leitsensor zur Feineinstellung (FGS).

Wichtigstes Ziel ist das Aufspüren des Lichts der allerersten Sterne und Galaxien, die sich nach dem Urknall gebildet haben. Diese Objekte sind mit herkömmlichen Teleskopen nicht nachweisbar.

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JWST - The Primary Mirror

Wenn der 2,4 m im Durchmesser große Spiegel des Hubble Space Teleskops maßstäblich vergrößert würde, um zum JWST zu passen, würde er zu schwer sein, um ihn in das All zu befördern. Die Entwicklergruppe musste folglich bei der Entwicklung neue Wege gehen um ihn leicht genug zu machen - nur ein Zehntel der Masse des Hubbel-Spiegels pro Flächeneinheit - und doch sehr stabil.
Die Ingenieure beschlossen, den Spiegel aus Teilsegmenten zu fertigen, und zwar aus Beryllium, ein Material, das gleichermaßen leicht und stabil ist. Jedes Segment wiegt ca 20 kg. Die Segmente befinden sich zusammengeklappt auf einer Tägerstruktur und werden erst im All aufgefaltet, sodass der Spiegel in der Startrakete Platz findet. Jedes der 18 hexagonalen Spiegel-Segmente hat einen Durchmesser von 1,32 m im Durchmesser. Der Sekundärspiegel des JWST besitzt einen Durchmesser von 0,74 m.

Quelle: NASA
 

Der 200 Kilogramm schwere Spektograph kann schwächste Strahlungen von den entferntesten Galaxien aufspüren und Spektren von mehr als 100 Objekten gleichzeitig messen. Dazu muss das Instrument bei minus 238 Grad Celsius arbeiten. Astrium entwickelt derzeit das Instrument an den Standorten Immenstaad und Ottobrunn.

Weitere Informationen:

Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)

Die japanische Raumfahrtagentur, am 1. Oktober 2003 durch die Vereinigung des Institute of Space and Astronautical Science (ISAS), des National Aerospace Laboratory of Japan (NAL) und der National Space Development Agency of Japan (NASDA) gegründet.

Weitere Informationen:

Japanese Earth Resources Satellite (JERS 1)

1992 gestarteter japanischer Erdbeobachtungssatellit mit einem optischen Sensor und einem L-Band SAR (Einfallswinkel 35°, Breite der Bodenspur 75 km, Auflösung von 10 - 240 m). JERS 1 deckte vor allem Asien, Europa und Nordamerika ab. Sein Nachfolger ist ALOS.

Weitere Informationen: JERS-1 (JAXA)

Jason-1

Amerikanisch-französischer Satellit mit ozeanographischen Aufgaben, der im Dezember 2001 von der kalifornischen Vandenberg Air Force Base mit einer Boeing Delta II-Rakete gestartet wurde. Jason-1 ist das ursprünglich auf 5 Jahre angesetzte Nachfolge- und Parallelprojekt zu Topex-Poseidon. Nach dem Ausfall des letzten verbleibenden Transmitters wurde Jason-1 am 3. Juli 2013 außer Betrieb genommen.
Als Tandem-Mission folgte Jason-1 in gleicher Höhe derselben Bodenspur wie Topex-Poseidon. Jason-1 befand sich auf einer geneigten, nicht-sonnensynchronen Umlaufbahn in 1.334 km Höhe (Inklination 66°). Er hatte eine Umlaufzeit von 112,4 Minuten und einen Wiederholzyklus von 10 Tagen.

Die nahezu simultanen Messungen der gleichen Ozeanflächen erlaubten einen genauen Vergleich und eine genaue Korrelation der zwei Messergebnisse. Ziele der Mission waren Erkenntnisse über

  • die Topographie der Meeresoberflächen
  • die Meereszirkulation
  • Klimavorhersagen
  • Meeresspiegelschwankungen

Boeing Delta II Trägerrakete

Jason Altimetrie

Links: Boeing Delta II Trägerrakete
beim Start von Jason-1


Mitte: Vandenberg Air Force Base (Cal.)

Atlas V rocket with the LDCM spacecraft onboard lifts off the launch pad at Vandenberg Air Force Base


Rechts: Das Höhenmesssystem von Jason-1 und Topex/Poseidon


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Quellen:
Boeing
/ Ecological Society / NASA
 

Die Nachfolgemission Jason-2 (syn. Ocean Surface Topography Mission, OSTM) folgte am 20. Juni 2008.

Weitere Informationen:

Jason-2 / OSTM

Die Ocean Surface Topography Mission (OSTM) auf dem Satelliten Jason-2 ist eine 2008 gestartete internationale Erdbeobachtungsmission, die die Messungen des Meeresspiegels fortsetzt, die 1992 zunächst mit der Mission Topex/Poseidon begonnen und 2001 mit der Mission Jason-1 weitergeführt wurden.
Wie seine zwei Vorgänger setzt OSTM/Jason-2 hochpräzise Ozean-Altimetrie ein, um die Entfernung zwischen dem Satelliten und der Meeresoberfläche bis im Bereich von wenigen Zentimetern zu bestimmen. Diese sehr genauen Beobachtungen der Höhenvariationen des Meeresspiegels - auch als Meerestopographie bezeichnet - liefern Informationen über den globalen Meeresspiegel, die Geschwindigkeit und die Richtung von Meeresströmungen und über die im Ozean gespeicherte Wärme. Wissenschaftler gehen davon aus, dass die lange Datenreihe mit den Poseidon-Altimetern entscheidend zum Verständnis der Beziehung zwischen Meereszirkulation und globaler Klimaänderung beitragen wird.

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Jason-2

Jason-2 ist ein operationeller Satellit auf niedriger Erdumlaufbahn, der die Höhe des Meeresspiegels mit großer Präzision misst, und der eine wesentliche Komponente des globalen Systems zur Ozeanbeobachtung ist.
Jason-2 benutzt dieselbe nicht-sonnensynchrone Umlaufbahn wie Jason-1. Sie verläuft auf einer Höhe von 1.336 km und ist um 66° geneigt, um so eine praktisch vollständige Abdeckung (95 %) des eisfreien Ozeans zu ermöglichen. Seine Bodenspur überstreicht in einem 10-Tage-Zyklus mit einer Genauigkeit von ±1 km die Gebiete zwischen 66° N und 66° S. Die Nutzlast von Jason-2 besteht aus fünf Hauptinstrumenten. Sie liefern Daten über den Meeresspiegel, den Meereszustand und Windverhältnisse sowie deren Variabilität, alles Informationen, die in der marinen Meteorologie, der operationellen Ozeanographie, für saisonale Vorhersagen und beim Klimamonitoring verwendet werden.

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Quelle: NASA
 

Der Satellit befindet sich in 1.336 km Höhe auf einem kreisförmigen, nicht-sonnensynchronen Orbit mit einer Inklination von 66 ° gegenüber dem Erdäquator. Damit vermag er innerhalb von 10 Tagen 95 % des eisfreien Ozeans zu beobachten. Jason-1 ist zur selben Zeit auf der gegenüberliegenden Seite der Erde und überfliegt die gleiche Region, die Jason-2 fünf Tage vorher beobachtet hat. Die Bodenspur von Jason-1 verläuft mittig zwischen denen von Jason-2, welche am Äquator etwa 315 km auseinander liegen. Diese abgestimmte Tandemmission liefert die doppelte Menge von Messungen der Ozeanoberfläche und macht so auch kleinerskalige Erscheinungen wie Ozeanwirbel sichtbar.
OSTM/Jason-2 soll für die Ozeanaltimetrie den Übergang schaffen vom Einsatz in der Forschung hin zur operationellen Anwendung. Die Verantwortlichkeit wird dann von den Raumfahrtagenturen übergehen zu den Wetterdiensten, die die gewonnenen Daten für kurzfristige, saisonale und langfristige Wettervorhersagen sowie für Klimaprognosen nutzen. Schon heute ist Jason-2 ein Programm in internationaler Partnerschaft mit Organisationen wie EUMETSAT, CNES, NASA und NOAA. Die Fortführung der Messreihen ist auch in der weiteren Zukunft gewährleistet, da Jason-3 voraussichtlich 2014 bei gleichem Organisationsrahmen und vergleichbarer technischer Ausstattung gestartet wird.

Altimetriedaten haben eine großes Nutzungsspektrum, das von der Grundlagenforschung in der Klimatologie bis zur Schiffsroutenplanung reicht:

  • Klimaforschung: Altimetriedaten werden in Computermodelle eingespeist, um Veränderungen der Temperaturverteilung in den Ozeanen, ein Schlüsselelement des Klimasystems, zu verstehen und vorherzusagen.
  • El Niño- und La Niña-Vorhersage: Das Verstehen lernen der Muster und Auswirkungen von Klimaphänomenen wie ENSO hilft mit, die verheerenden Effekte von Überschwemmungen und Dürren vorherzusagen und abzumildern. Seit 1997 werden Daten der Satellitenaltimetrie im operationellen Analyse- und Vorhersagesystem der NOAA verwendet. El Niño-Ereignisse gelten als dominierende Kraft im Pazifik.
  • Vorhersage von tropischen Wirbelstürmen: Altimeterdaten liefern Informationen über die in den Ozeanen gespeicherte Wärme, welche verfügbar ist um tropische Zyklonen anzutreiben und zu verstärken. Folglich werden Altimeterdaten und Satellitendaten der ozeanischen Winde integriert in Atmosphärenmodelle zur verbesserten Aussage über den Verlauf der Hurrikansaison und die Stärke der einzelnen Stürme.
  • Schiffsroutenplanung: Karten von Strömungen, Wirbeln und Vektorwinden (Wind mit Richtung und Stärke) werden in der Handels- und Freizeitschifffahrt sowie von der Militärschifffahrt zur Routenoptimierung eingesetzt, über und ggf. unter Wasser.
  • Offshore-Aktivitäten: Kabelleger und Offshore-Ölaktivitäten benötigen eine genaue Kenntnis von den ozeanischen Zirkulationsmustern um die Einflüsse von starken Strömungen zu minimieren. Die Daten tragen so zur Sicherheit und Effizienz und letztlich zur Kosteneinsparung bei.
  • Meeressäuger-Forschung: Pottwale, Robben und andere marine Säugetiere können im Bereich der nährstoff- und planktonreichen Ozeanwirbel aufgespürt und erforscht werden.
  • Fischereiwirtschaft: Satellitendaten helfen beim Aufspüren von Ozeanwirbeln, die eine erhöhte Konzentration von Organismen der marinen Nahrungskette mit sich bringen und damit auch Fische und Fischer anlocken.
  • Erforschung von Korallenriffen: Fernerkundungsdaten werden verwendet zur Überwachung und zur Bewertung von Korallenriff-Ökosystemen, die sensibel auf Veränderungen der Ozeantemperaturen reagieren.
  • Aufspüren von ozeanischem Müll: Mit Hilfe von Altimetrie können gefährliche Materialien wie treibende und teilweise versunkene Fischnetze, Holzstämme und Schifftrümmer geortet werden.
  • Bangladesh, ein Land, das in seiner kurzen Geschichte katastrophale Überschwemmungen seiner Flüsse mit tausenden von Toten erfahren musste, benutzt jetzt von Jason-2 gelieferte Flusspegeldaten für sein Hochwasservorhersage- und -warnsystem. Im Jahr 2014 hat das System die längste bislang in diesem Land erreichte Vorwarnzeiten für Hochwasserwarnungen erreicht.

Weitere Informationen:

Jason-3

Amerikanisch-europäische Nachfolgemission zu Jason-2. Jason-3 wird die Kontinuität zu Jason-2 mit ihrem erfolgreichen Start am 17. Januar 2016 von der Vandenberg Airforce Base im Jahr 2015 gewährleisten, was die Datenflüsse für wenigstens 6 Monate überlappen lässt. Die Umlaufbahn des neuen Satelliten mit seiner PROTEUS-Plattform wird der traditionelle Topex/Poseidon-Jason-Orbit sein: Höhe 1336 km, nicht-sonnensynchron, 66° Bahnneigung

Die Datenkontinuität zu Jason-3 wiederum wird durch Jason-CS (Continuity Service) gewährleistet, dessen Start für Juli 2020 vorgesehen ist. Jason-CS ist gleichzeitig Sentinel-6 aus dem europäischen Copernicus-Programm. Sofern die Option für ein identisches Schwesterexemplar mit vorgesehenem Start in 2026 realisiert wird, erhalten die Bezeichnungen der Satelliten die Zusätze -A bzw. -B. Neben der Fortsetzung der hochpräzisen Altimetriemessungen über den Ozeanen werden die Satelliten hochaufgelöste Vertikalprofile der Temperatur erstellen, wobei sie das Verfahren der GNSS Radio-Okkultation einsetzen. Sie ermitteln damit Daten zu Temperaturänderungen in Troposphäre und Stratosphäre und unterstützen die numerische Wettervorhersage.

Weitere Informationen:

JAXA

Siehe Japan Aerospace Exploration Agency

JMA

Engl. Akronym für Japan Meteorological Agency; Regierungsbehörde, die als zentrale Stelle in Japan verantwortlich ist für die Sammlung meteorologischer Daten. Sie gibt Wetterberichte und Wettervorhersagen heraus. Auch die Vorhersage und Frühwarnung von Erdbeben, Vulkanausbrüchen, Taifunen und Tsunamis liegt im Zuständigkeitsbereich der Meteorologischen Behörde. Die Behörde arbeitet halbautonom unter dem Ministerium für Land, Infrastruktur und Transport.

Weitere Informationen:

Joint Polar Satellite System (JPSS)

Künftiges, polarumlaufendes Umwelt- bzw. Wettersatellitensystem der USA, das von der NASA entwickelt und von der NOAA betrieben wird. JPSS wird die Datenkontinuität zu dem Wettersatelliten SUOMI NPP gewährleisten hinsichtlich wichtiger Beobachtungen zur genauen Wettervorhersage, zu verläßlichen Sturmwarnungen, globalen Messungen des Zustands der Atmosphäre und der Ozeane wie z.B. Meeresoberflächentemperaturen, Ozonkonzentration usw. JPSS wird auch in Kontakt stehen mit Notrufsendern, um im Rahmen des internationalen SARSAT-Programms zur Rettung von Menschenleben beizutragen. Der Start des ersten JPSS-Satelliten (JPSS-1) ist für 2017 vorgesehen, der von JPSS-2 für 2021.

Weitere Informationen:

JPL

Engl. Akronym für Jet Propulsion Laboratory; im Auftrag der NASA vom California Institute of Technology geführte Einrichtung zur robotergestützten Erforschung des Sonnensystems sowie zur satellitengestützten Erdbeobachtung.

Weitere Informationen: JPL - Startseite

JPSS

Siehe Joint Polar Satellite System

JSC

Engl. Akronym für Lyndon B. Johnson Space Center (JSC); diese NASA-Einrichtung in Houston (Texas) koordiniert seit 1961 das bemannte Raumfahrtprogramm der USA. Das JSC beherbergt das Mission Control Center (MCC), von dem seit Gemini 4 im Juni 1965 alle bemannten Raumflüge geleitet werden. Zuvor lag die Führung beim Langley Research Center in Virginia, wo seit November 1958 die sogenannte Space Task Group untergebracht war. Diese war mit der Durchführung des Mercury-Programms beauftragt worden. Heute werden vom MCC aus die Flüge zur Internationalen Raumstation überwacht. Außerdem befindet sich am JSC das Ausbildungszentrum der US-Astronauten. Insgesamt werden auf dem 655 Hektar großen Areal mehr als 14.000 Mitarbeiter beschäftigt.

Als Gründungsdatum des Manned Spacecraft Center (MSC), wie das JSC ursprünglich genannt wurde, gilt der 24. Oktober 1961. Am 17. Februar 1973 erhielt das MSC zu Ehren des ehemaligen US-Präsidenten Lyndon B. Johnson seinen heutigen Namen.
Das JSC beherbergt auch die Fotosammlung The Gateway to Astronaut Photography of Earth. Sie gilt als beste und umfangreichste Sammlung von Astronauten-Aufnahmen der Erde. Seit den Mercury-Missionen der frühen 1960er Jahre machen Astronauten Fotos von der Erde, die in dem riesigen Archiv des JSC vorgehalten werden und recherchierbar sind. Auch die Aufnahmen, die die Astronauten der ISS machen, werden täglich verarbeitet und und dem Archiv zugefügt. Mit Stand Mai 2013 umfassst das Archiv 1.670.082 Ansichten der Erde, die über die JSC-Webseite verfügbar sind. Darunter sind 1.189.393 Aufnahmen von der ISS.

Laguna Verde

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Quelle: NASA
 

Dieses Foto, das von einem Astronauten auf der Internationalen Raumstation aufgenommen wurde, zeigt verschieden farbige Wasserflächen in Teilbecken der Laguna Verde in den Hochanden NW-Argentiniens. Der Seeboden liegt auf 4.095 m NN, während der Gipfel des lokalen Vulkans (im W des Sees, außerhalb des Bildes) noch über 3.000 m höher reicht (6,818 m NN).

Die Laguna Verde (58 km breit, 36 km lang) erscheint oft grün, was ihr den Namen gab. Das Bild zeigt die türkise Farbe im zentralen Teilbecken, eine gelbe bis schwarze Tönung im südlichen Teilbecken, bei den Einheimischen auch als Laguna Negro bekannt. Das nördlichste Becken (rechts) erscheint schwarz.
Die große graue Zone, die den überwiegenden restlichen Teil der Laguna Verde ausmacht, kommt wahrscheinlich von der kombinierten Wirkung von flachem Wasser (nur wenige cm Tiefe) und von Sonnenlicht, das vom Wasser reflektiert wird.
Der Grund für die Farbunterschiede liegt im Vorhandensein von vielen unterschiedlichen Familien salzliebender Organismen in hypersalinen Seen wie der Laguna Verde. Diese Kleinstorganismen erzeugen diese verschiedenen Farben, oftmals in leuchtenden Tönen in Abhängigkeit von der Salinität und der Wassertemperatur in jedem Wasserkörper oder Teilbecken.

Der Rest des Seebodens ist trocken gefallen und erscheint weiß als Ergebnis der Bildung von dicken Salzablagerungen. Parallele Linien um das südliche Teilbecken (Laguna Negro) zeigen frühere Uferlinien dieses schrumpfenden Wasserkörpers an. Die Verdunstung entzieht Wasser, aber hinterlässt kurzlebige Uferlinien, die durch weißes Salz markiert werden.

Das Foto ISS035-E-25019 wurde am 20. 4. 2013 mit einer Nikon D3S Digitalkamera aufgenommen unter Verwendung eines 400-mm Teleobjektivs. Das Foto wurde zugeschnitten und in seinem Kontrast verbessert, Objektiv-Artefakte wurden entfernt.