Von Peter Fabian

Dem Wetter buchstäblich auf der Spur ist eine Gruppe von Wissenschaftlern und Technikern am National Center for Atmospheric Research (NCAR) in Boulder/Colorado, USA. Ihr Meßgerät heißt GHOST (Global Horizontal Sounding Technique) und dient dazu, großräumige Luftströmungen in der Atmosphäre zu erforschen.

GHOST ist ein besonders konstruierter Ballon, der mit seiner kleinen Instrumentenkapsel wochenlang in gleichbleibender, vorgegebener Höhe schweben kann und von den dort herrschenden Winden mitgeführt wird. An den Flugbahnen der Ballone, die sich aus den Funksignalen kleiner Sender an Bord der GHOSTs bestimmen! lassen, werden damit diese Luftströmungen erkennbar.

Die GHOST-Ballone bestehen im Gegensatz zu den für Wettersondenaufstiege üblicherweise benutzten Gummiballonen aus einer unelastischen Folie. Während sich ein Gummiballon beim Aufsteigen mit abnehmendem Luftdruck ausdehnt, so daß er durch den ständigen Auftriebsgewinn bis zum Platzen weitersteigt, kann der unelastische GHOST-Ballon nur so weit steigen, bis sein Auftrieb gerade sein Eigengewicht kompensiert. In dieser Gleichgewichtshöhe treibt er dann, bis er durch Sonneneinstrahlung oder Vereisung zerstört wird. Durch geeignete Gasfüllung läßt sich so jede gewünschte Flughöhe bis zu etwa 30 Kilometern erreichen.

Auf der Oberseite der GHOST-Instrumentenkapsel befinden sich einige Sonnenzellen, die nicht nur zur Energieversorgung, sondern auch zur Ortung der Ballone dienen. Das Prinzip ist einfach: Der Photostrom aus den Sonnenzellen ist um so stärker, je höher die Sonne steht; nachts ist er unmeßbar schwach. Der tägliche Verlauf dieses Photostromes ist also charakterisiert durch ein Ansteigen von Sonnenaufgang bis zu einem Mittagsmaximum und ein anschließendes Abfallen bis Sonnenuntergang. Überträgt man mit Hilfe des Senders diesen Photostrom, so kann man aus dem Mittagsmaximum leicht die Position von GHOST bestimmen. Denn die Höhe dieses Maximums gestattet die Berechnung der geographischen Breite, sie ist um so größer, je höher die Sonne an der betreffenden Breite steht, und aus der zeitlichen Verschiebung dieses Ortszeitmittags gegen Weltzeitmittag läßt sich die geographische Länge ermitteln.

So einfach dieses Ortungsprinzip aussieht, so kompliziert ist seine praktische Durchführung. Bei der geringen Reichweite der GHOST-Sender dürften die Bodenstationen nur einige hundert Kilometer auseinanderliegen, um eine lückenlose Überwachung der Flugbahnen zu gewährleisten, was sich allein aus technischen und finanziellen Gründen nicht realisieren läßt. Im Rahmen des Gemeinschaftsprojektes GAMP (Global Atmospheric Measurements Program) mit der amerikanischen Weltraumbehörde NASA wird daher im NASA-Goddard Space Flight Center ein spezieller Übertragungssatellit entwickelt. Dieser Satellit mit dem Namen Nimbus-D/IRLS (IRLS = Interrogation, Recording, and Location System) wird die Meßdaten vieler gleichzeitig fliegender GHOST-Ballone empfangen, speichern und über einigen Bodenstationen abstrahlen, wo sie zentral ausgewertet werden können. Die Flugbahnen der etwa 130 bislang erprobten GHOST-Ballone wurden noch mühsam allein vom Boden oder Schiff aus verfolgt.

GHOST-Flüge oberhalb von 10 Kilometern bereiten keine Schwierigkeiten, die bisher längste Flugdauer betrug 351 Tage in einer Flughöhe von etwa 12 Kilometern. In niedrigen Höhen unter 8 Kilometern waren bislang nur kurze Flüge möglich, da hier die Ballone schnell vereisten und nach wenigen Tagen ausfielen. Ein NCAR-Expeditionstrupp erprobt gerade auf den Ascension-Inseln im Südatlantik einen neuen Ballontyp, der speziell für niedrige Flughöhen entwickelt wurde. Dieser sogenannte Canniballon trägt eine Metallkappe, die ein Vereisen unmöglich machen soll.