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Die Mesosphäre ist ein komplexes Gebiet der Hochatmosphäre, insbesondere ist die Chemie der dort vorkommenden Ionen wesentlich komplizierter als etwa in der darüber liegenden Thermosphäre (bzw. der E- und der F-Schicht der Ionosphäre). Heutige theoretische Modelle der Mesosphäre inkludieren üblicherweise nur die Chemie der Gasphase, aber berücksichtigen den Transport atmosphärischer Bestandteile, so etwa auch von Meteorstaub. In situ Messungen aus jüngerer Zeit haben aber die Bedeutung des offensichtlich überall vorkommenden Meteorstaubs gezeigt. Daraus ergibt sich, daß man diesen Staub auch für das Gleichgewicht des ionosphärischen Plasmas und der Neutralatmosphäre in theoretischen Modellen berücksichtigt werden muß.

Atmosphären-/Ionosphärenmodelle sind wahrscheinlich meist besser als ihre Inputdaten, d.h. daß die Schwächen solcher Modelle liegt weniger in der unzureichenden Komplexität, sondern eher am Mangel an brauchbaren Eingabedaten. Vielfach sind diese nur geschätzt, oder basieren auf wenigen ungleich verteilten und potentiell fehlerbehafteten Messungen. Darunter sind insbesondere Turbulenz, atomare Sauerstoff oder Staub zu nennen, die nur sporadisch und mit großen Unsicherheiten zur Verfügung stehen. Messungen vom Boden haben üblicherweise nicht die notwendigen Höhenauflösung, Messungen von Satelliten sind meist Mittelwerte über vergleichsweise große Gebiete.

Um diesen Mangel abzuhelfen gibt es in diesem Forschungsprojekt sechs Höhenforschungsraketen die Meteorstaubdaten mit bisher nicht möglicher Güte bestimmen, sowohl bezüglich Genauigkeit, als auch Massenauflösung. Dazu werden verschieden Geräte von verschieden Forschungsinstitutionen geflogen, deren Ergebnisse Aufschlüsse über die Vor- und Nachteile geben. Alle Flüge finden in Nordskandinavien statt mit teilnehmenden Experimentatoren aus Deutschland, Norwegen, Schweden und den Vereinigten Staaten. Ein anderer wichtiger, aber schwer zu messender Parameter ist die Dichte atomaren Sauerstoffs. Auch dazu gibt verschieden Geräte auf der selben Nutzlast. Die ersten beiden Flüge, die vornehmlich der Untersuchung von Sauerstoff in den verschieden Arten (atomar, molekular, Ozon) gewidmet war, fanden im Oktober 2015 in Nordschweden statt. Das Apogäum war bei 250 km und beide Flüge fanden bei Tageslicht, aber bei verschiedener ionosphärischen Aktivität  statt. Die nächsten Flüge sollen im Sommer 2016 von Norwegen erfolgen und die beiden letzten, voraussichtlich im Winter 2017/18, sind der Untersuchung von PMWE (= Polar Mesospheric Winter Echoes) gewidmet, die ziemlich selten zwischen 70 und 80 km zu bislang nicht erklärbaren Radarechoes führen.

Die Ergebnisse werden realistische Inputs für theoretische Atmosphärenmodell liefern und dazu beitragen Schwächen in den Annahmen zu identifizieren. Ein besseres Verstehen der Prozesse, die zu PMWE und NLC führen kann potentiell ermöglichen Bodenmessungen besser zu interpretieren, insbesondere deren Interpretation als Indikatoren für Atmosphärenparameter wie etwa Temperatur. Nachtleuchtende Wolken wurden – zumindest sporadisch – schon über 100 Jahre beobachtet und können als Kennzeichen der Temperatur in der Nähe der Mesopause dienen.

Die O-States Nutzlast an der Spitze einer zweistufigen Rakete. Die Startrampe wird gerade aufgerichte (ESRANGE, Schweden, Oktober 2015)
Die O-States Nutzlast an der Spitze einer zweistufigen Rakete. Die Startrampe wird gerade aufgerichtet (ESRANGE, Schweden, Oktober 2015) © Martin Friedrich - TU Graz/IKS

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