W E L T R A U M T E C H N I K Teurer Späher am Firmament

Der Umweltsatellit Envisat steht vor dem Start. Das Prachtstück kostete zwei Milliarden Euro - und wird ein Unikum bleiben

Foto [M]:ESA/ZEIT-Grafik

Die Augen des Spähers
1ASAR: (Advanced Synthetic Aperture Radar) schießt hochaufgelöste Radarbilder der Erdoberfläche
2RA-2: (Radar Altimeter 2) liefert präzise Oberflächenprofile. Er kann sogar Windbewegungen und Wellenhöhen erkennen
3MERIS: (Medium Range Imaging Spectrometer) registiert die Farbe der Ozeane, überwacht etwa Fischereizonen und Küsten
4DORIS: (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite) verfolgt die Dynamik der Erdkruste von Vulkanen, Gletscherbewegungen und Erdrutschen
5SCIAMACHY: (Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography) misst Treibhausgase in Atmosphäre und Troposphäre
6AATSR: (Advanced Along Track Scanning Radiometer) bestimmt die Temperatur der Erd- und Meeresoberfläche und liefert Daten für die Klimaforschung

Der kostbare Roboter ruht in Goldfolie gehüllt in einem luftdichten Reinraum des Weltraumbahnhofs im südamerikanischen Kourou. Envisat wartet auf seinen großen Auftritt. In der Nacht zum 1. März will die Europäische Weltraumorganisation Esa diesen teuersten und größten Satelliten ihrer Geschichte in die Erdumlaufbahn schießen: zwei Milliarden Euro wert, acht Tonnen schwer, groß wie ein Sattelschlepper. Envisat soll die umfassendste Datensammlung zur Umweltforschung liefern, von der Stratosphäre bis zum Meeresgrund. Mehr als zehn Jahre lang wurde sein Start vorbereitet.

Zehn verschiedene Messinstrumente hat Envisat an Bord. Eines davon namens Doris misst kleinste Erdverschiebungen von einem Millimeter Höhe. Das könnte bevorstehende Vulkanausbrüche erkennen helfen; oder ob Venedig bald wieder ins Wasser taucht. Ein spezielles Radar (RA-2) soll den Meeresboden kartografieren, die Eisdecke an den Polen vermessen, gewaltige Unterwasserwellen erkennen sowie jenen Wellenrücken im Pazifik aufspüren, der alle paar Jahre den El-Niño-Wetterkapriolen vorausgeht. Ein weiteres Instrument (AATSR) misst die Oberflächentemperatur der Erde auf 0,3 Grad genau. Es entdeckt Waldbrände und informiert über die Ausbreitung der irdischen Flora. Ferner trägt Envisat das deutsch-niederländische Forschungsprojekt Sciamachy ins All. Erstmals wollen die Forscher alle Treibhausgase in der Atmosphäre messen und so die Prognosen der globalen Erwärmung verbessern.

Wächter fürs Kyoto-Protokoll?

"Ein Satellit, der die Welt verändern kann!", jubelt die Presseabteilung der Esa. Endlich würden all die Daten verfügbar, die Politiker benötigten, um das Klimaschutzprotokoll von Kyoto durchzusetzen und seine Einhaltung zu kontrollieren. "Politiker und Wissenschaftler sind schon ganz hungrig nach den Daten." Sciamachy werde zudem für einen "wahren Durchbruch" im Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs auf der Erde sorgen.

Tatsächlich beeindruckt, was Envisat alles messen soll, wenn er in 800 Kilometer Höhe um die Erde rast, einmal in 100 Minuten. Da sich die Umlaufbahn jedes Mal leicht verschiebt (sie wird von Darmstadt aus gesteuert), haben die meisten Instrumente schon nach drei Tagen die komplette Erdoberfläche vermessen. Ein Teil der Daten geht rasch an Wetterdienste und Katastrophenhelfer. Der Hauptdatenstrom brandet zunächst ins italienische Frascati, wird dort aufbereitet und an Archivierungszentren in sechs europäischen Ländern weitergeleitet. Dort können tausende Wissenschaftler aus aller Welt die Daten zum Selbstkostenpreis abrufen. Manche Aufnahmen will die Esa verkaufen, etwa von Meeresoberflächen an Reedereien, die ihre Schiffe von Stürmen und Packeis fernhalten möchten. Regionale Umweltwarnungen, etwa vor starker UV-Strahlung oder giftigen Algenteppichen, die sich Badestränden nähern, werden im Internet veröffentlicht.

Die präzisen und vielfältigen Messungen von Envisat sollen das komplexe Wechselspiel zwischen Luft, Land und Meer besser durchschaubar machen. Das gilt insbesondere für den Kohlenstoffkreislauf. Noch längst ist nicht verstanden, woher genau all die Kohlenstoffverbindungen in der Atmosphäre stammen, was dort, im Meer und auf der Erde mit ihnen passiert. Sicher ist bisher nur, dass Kohlendioxid (CO2) aus der Verbrennung von Kohle, Öl und Gas zum Treibhauseffekt beiträgt. Doch die exakte Messung von CO2 ist in der Atmosphäre schwierig, da es sich über fast alle Höhen verteilt. Erstmals soll Sciamachy den CO2-Gehalt der Atmosphäre direkt vom Satelliten aus ermitteln, und zwar anhand der Absorption, Reflektion und Streuung des Sonnenlichts in der Luft. Hierfür muss die Optik von Sciamachy ständig tiefgekühlt werden - einer der Gründe für die goldbedampfte Außenhaut von Envisat.

Auf die politische Jubelstimmung der Esa reagieren beteiligte Wissenschaftler jedoch äußerst zurückhaltend. "Das wird eher Grundlagenforschung", sagt etwa der Bremer Physiker Michael Buchwitz, der beim Sciamachy-Projekt für die Datenauswertung zuständig ist. Ein Problem besteht darin, dass die Optik nur auf der Sonnenseite der Erde funktioniert, der CO2-Haushalt der Atmosphäre aber stark zwischen Tag und Nacht schwankt. Hinzu kommt, dass aus den Rohdaten alle Störungen durch Wind, Wolken oder Staub herausgerechnet werden müssen - ein aufwändiges Verfahren, das seine Bewährungsprobe noch bestehen muss. Buchwitz warnt vor übertriebenen Erwartungen: "Envisat wurde nicht gebaut, um das Kyoto-Protokoll zu kontrollieren."

Kleine Satelliten wären besser

Dennoch erhoffen sich Umweltpolitiker viel von dem Milliardenprojekt. Denn bisher beruhen die Debatten um den Klimaschutz weitgehend auf staatlichen Statistiken über den Verbrauch fossiler Brennstoffe. Daraus werden dann die CO2-Emissionen errechnet. Seit Kyoto dürfen einige Staaten bestimmte CO2-Mengen wieder von ihren Emissionen abziehen. Das Treibhausgas wird - so die Theorie - in CO2-Senken gebunden, vor allem in Wäldern. Ob Wälder und Meere mittelfristig jedoch tatsächlich CO2 schlucken oder womöglich sogar neues produzieren, ist heftig umstritten. Klären ließe sich die Frage nur durch direkte Messungen über längere Zeit. Zumindest den Auftakt könnte Sciamachy liefern.

"Eine verlässliche globale CO2-Gesamtbilanz wäre wünschenswert", sagt Franzjosef Schafhausen, der für das Bundesumweltministerium die Verhandlungen um das Kyoto-Protokoll geführt hat. Allerdings hält er eine klare Zuordnung der gemessenen CO2-Anteile über einzelnen Ländern für unmöglich. Selbst wenn dies in ferner Zukunft gelänge, würde das an den Verträgen und der darin verankerten "völligen Überbewertung der russischen Wälder" als CO2-Schlucker nichts mehr ändern. Ähnliches gilt für die USA, die zwar ein Viertel des globalen CO2-Ausstoßes produzieren, sich aber den Kyoto-Vereinbarungen verweigern. "Niemand bezweifelt den Nutzen besserer Erkenntnisse", meint der Bremer Physiker Cornelius Noack, "die Frage ist nur, ob Bush sich daran halten wird." Mit den Envisat-Daten werde man ihn nicht beeindrucken.

"In den USA werden hauptsächlich US-Projekte angeschaut", sagt auch der Astrophysiker Thomas Kurosu, der am Sciamachy-Projekt mitgearbeitet hat und vor einigen Jahren an die Harvard University gewechselt ist. Wer drüben mit Daten des europäischen Envisat-Programms arbeiten will, bekommt dafür kein Forschungsgeld. Und wer die Daten aus Europa mit Ergebnissen ähnlicher Nasa-Projekte verarbeiten will, hat ein Problem. "Die Zahlen sind nicht kompatibel", klagt Kurosu. "Unzählige kleine Ungereimtheiten" erschwerten die Arbeit sehr. Die dringend notwendige Erforschung des Kohlenstoffkreislaufs über Jahrzehnte hinweg setzt voraus, dass die Daten über die Lebensdauer einzelner Satelliten hinaus vergleichbar bleiben. Die mangelhafte Kooperation von Nasa und Esa verhindert das bisher.

Dieser wissenschaftliche Unsinn wird erst aus wirtschaftlicher Perspektive verständlich. Schließlich konkurrieren die beiden Weltraumagenturen mit den Daten ihrer Forschungssatelliten auf einem Wachstumsmarkt. Börsenanalysten gehen davon aus, dass Umweltinformationen, etwa Voraussagen über Ernteerträge, in einigen Jahren so wertvoll sein werden wie der Zugang zur Satellitennavigation. Esa und Nasa sollen künftig Einnahmen erwirtschaften, doch dafür sind mehrere kleine Satelliten besser geeignet als ein Großprojekt. Entsprechend hat die Esa ihren "Envisat 1" still in Envisat umbenannt - einen derart großen Nachfolger wird es nicht mehr geben.

Auch die geplante Lebensdauer der Satelliten schürt Konflikte zwischen Wissenschaft und Ökonomie. Raumfahrt bedeutet auch milliardenschwere Industrieförderung, allein an der Konstruktion von Envisat waren 50 Unternehmen beteiligt. Lukrativ ist ein Satellit für die Industrie nur bis zum Start. Wissenschaftler hingegen fordern möglichst langlebige Satelliten - weit über die Herstellergarantie von fünf Jahren hinaus. "Das sechste Jahr ist für uns viel wichtiger als das dritte", sagt der Bremer Sciamachy-Entwickler Buchwitz, "denn wirklich zuverlässige Messungen erfordern viel Erfahrung, und die wächst erst mit der Zeit." Allein vier Monate wird es dauern, bis nach dem Start alle Instrumente an Bord von Envisat voll funktionsfähig sind. Im Dezember wollen sich die Forscher zu einem internationalen Workshop treffen, um die Verlässlichkeit ihrer Daten zu diskutieren - auch im Vergleich mit Messungen von der Erde aus.

"Wir sind ja nur ein Mosaikstein im großen Puzzle", sagt Buchwitz bescheiden. Dass beim Start etwas schief gehen könnte, darüber will er lieber gar nicht nachdenken. Dabei hat beim letzten Ariane-Flug ausgerechnet die in Bremen gebaute Oberstufe versagt. Sollte Envisat im "tiefen, feuchten Orbit", sprich: Ozean, landen, dann wären zwei Milliarden Euro unwiederbringlich verloren. Denn anders als bei kleineren Satelliten gibt es von Envisat nur das Original. Und das ist zwar in Goldfolie gekleidet, aber nicht versichert.