CHAMP

Engl. Akronym für Challenging Mini-Satellite Payload for Geophysical Research and Application; abgeschlossenes deutsches Satellitenprojekt zur Bestimmung des Gravitationsfeldes und des Magnetfeldes der Erde, zur Präzisierung des Geoids, zur Ermittlung der Verteilung von Temperatur, Feuchte und Druck in Troposphäre und Stratosphäre sowie der Elektronendichte in der Ionosphäre. Für diese Aufgaben wurden folgende Instrumente eingesetzt:

• CHAMP GPS Sounder
• CHAMP gravity package (Accelerometer+GPS)
• CHAMP magnetometry package (1 Scalar + 2 Vector Magnetometer)

Das Erdmagnetfeld löste CHAMP mit einer Genauigkeit von etwa 0,5 Nanotesla auf. Zum Vergleich: Das Magnetfeld auf der Erdoberfläche beträgt ca. 30 µT. Das Schwerefeld erfasste der Satellit mit einer Präzision von ca. 0,0005 µm/s², entsprechend einer detektierbaren Höhenvariation von 1 mm. Zum Vergleich: die Erdbeschleunigung auf der Oberfläche beträgt fast 10 m/s². Die Ortsauflösung beträgt zwischen 100 und 200 km.

Der Satellit wurde im Juli 2000 von Plessetsk aus auf seine geneigte (87°), nicht-sonnensynchrone Umlaufbahn in 470 km Höhe gebracht. Am 19. September 2010 - nach mehr als dem doppelten der eigentlichen Missionszeit - verglühte CHAMP bei einem kontrollierten Wiedereintritt in die Erdatmosphäre.

CHAMP maß das Erdschwere- und -magnetfeld und ermittelte globale vertikale Temperatur- und Wasserdampfverteilungen aus GPS-Radiookkultationsmessungen. CHAMP wird als 'Gründervater' einer ganzen Generation von Satelliten und Satelliten-Messverfahren gesehen. Mit seinen hochgenauen, multifunktionalen, sich ergänzenden Nutzlastelementen (Magnetometer, Akzelerometer, Sternsensor, GPS-Empfänger, Laser-Retroreflektor, Ionendriftmeter) lieferte CHAMP erstmalig gleichzeitig hochgenaue Schwere- und Magnetfeldmessungen. Das erste Nachfolgeprojekt GRACE ist bereits am 17.3.2002 gestartet, das zweite Folgeprojekt GOCE am 17.3.2009.

CHAMP im All Quelle: DLR / Airbus D&S

Von CHAMP aus gesehen, geht immer gerade einer der 24 GPS-Satelliten hinter der Erde unter. Durch die Atmosphäre wird das Signal dieses Satelliten zu CHAMP hin gebogen. Der Brechungsindex jedes Mediums hängt ab von seiner optischen Dichte.

Die Dichte der Atmosphäre wiederum hängt ab von der Temperatur und dem Wasserdampfgehalt. Aus der Brechung des GPS-Signals lässt sich das vertikale atmosphärische Profil der Temperatur und der Feuchte bestimmen.

Prinzip der CHAMP-Okkultationsmessung Quelle (Grafik): GFZ Potsdam

Weitere Informationen:

• Champ und Grace - Meilensteine der Erkundung des Schwerefeldes der Erde. Beitrag von Christoph Reigber u.a., GFZ (DLR Nachrichten 108/04)
• Das Potsdamer Geoid. Beitrag von Peter Schwintzer und Christoph Reigber, GFZ (Sterne und Weltraum 8/2002)
• Das Schwerefeld der Erde. Beitrag von Christoph Reigber und Peter Schwintzer, GFZ (Physik in unserer Zeit 5/2003)
• Das Magnetfeld der Erde (Beil, Uwe / von Dobeneck, Tilo)
• CHAMP - CHAllenging Minisatellite Payload (GFZ Potsdam)
• CHAMP (eoPortal Directory)
• Geomagnetismus und Partikelstrahlung (GFZ)