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Über den Wolken

erstellt von timo_meyer zuletzt verändert: 17.11.2016 13:36 — abgelaufen

Im Orbit kreisen die Erdsatelliten, am Boden stehen die Beobachtungsstationen. Irgendwo dazwischen: die Forschungsflugzeuge. Neu im Club der für wissenschaftliche Zwecke umgebauten Zivil- und Militärmaschinen: das Stratosphärenflugzeug „High Altitude and Long Range Research Aircraft“, kurz HALO.

In Zeiten, in denen der Mensch Erkundungsfahrzeuge durch die Ebenen des Mars schickt, könnte man annehmen, dass es auf unserer Erde nichts mehr zu entdecken gibt. Doch wir müssen nicht auf den Mars, um Neuland zu betreten – auch auf unserem eigenen Planeten gibt es noch einige weiße Flecken. Die meisten von ihnen liegen in den Gräben und Ebenen der Tiefsee und etwa 25 Kilometer darüber in den Weiten der Atmosphäre.

Forscher wie der Schweizer Auguste Piccard, der sowohl Tiefenrekorde mit Tauchbooten als auch Höhenrekorde in Ballone aufstellte, waren die ersten, die sich persönlich ein Bild von diesen unentdeckten Welten machten. Heutzutage, rund neunzig Jahre nachdem Piccard erstmals in über 15 Kilometer Höhe an die Grenze zwischen Troposphäre und Stratosphäre stieß, sind Ausflüge in diese Gefilde für Forscher nichts Ungewöhnliches mehr. Möglich machen das Wetterballone und moderne Forschungsflugzeuge.

Höhenforschungsflugzeug HALO (Bild: DLR (CC-BY 3.0))Ein ganz besonderes Exemplar wurde am 20. August in Oberpfaffenhofen der Wissenschaft übergeben, genannt HALO. Der zum mobilen Labor und Datensammler umgebaute Gulfstream G550 Business Jet wurde aus Mitteln des BMBF, des Freistaates Bayern, der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren sowie der Forschungszentren Jülich (FZJ) und Karlsruhe (FZK) und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) finanziert. Ein gemeinschaftlicher Kraftakt, dessen Wurzeln bis in die 1980er Jahren zurückreichen. Bereits damals war man sich in Forscherkreisen einig, dass die Zeit reif wäre für ein Forschungsflugzeug mit großer Reichweite, mit dem man Atmosphärenforschung auch über Kontinente hinweg betreiben könnte.

Dies ist mit HALO nun möglich. Der Flieger hat eine Reichweite von 8000 Kilometern und kann bis zu zehn Stunden in der Luft bleiben – mehr als genug, um alle Regionen der Erdatmosphäre zu erreichen, von den Polen bis zu den Tropen. Dort oben kann das Höhenforschungsflugzeug bis in 15 Kilometer Höhe aufsteigen und so jene Etage der terrestrischen Lufthülle erreichen, in der sich wichtige klimatische Prozesse abspielen, etwa die Bildung der Zirruswolken. Auch wenn Amerikaner und Russen mit umgerüsteten Spionageflugzeugen schon höher unterwegs waren, das Gesamtpaket aus Betriebskonzept und Leistungsfähigkeit, das HALO liefert, ist einzigartig.

Drei Tonnen Nutzlast kann der Hightech-Flieger tragen. Ein speziell umgebauter Rumpf, durchsetzt mit einer Vielzahl von Lufteinlässen und spezielle optische Fenster für Fernerkundungsmessgeräte, bietet Platz für unterschiedlichste Messinstrumente. Und von denen kann HALO mehr als doppelt so viele aufnehmen wie das bisherige DLR-Forschungsflugzeug Falcon 20-E und damit viel komplexere wissenschaftliche Untersuchungen direkt vor Ort vornehmen.

„Belly Pod“ in Großaufnahme – unter dem Rumpf und den Tragflächen können zusätzlich Behälter für wissenschaftliche Instrumente befestigt werden. (Bild: DLR (CC-BY 3.0))Dazu kann HALO während des Fluges und einer Reisegeschwindigkeit von 900 Stundenkilometern Proben aus der Atmosphäre entnehmen. Möglich macht das der so genannte „Counterflow Virtual Impactor“, kurz CVI. Von Leipziger Forschern entwickelt, leitet er winzige Tropfen und Eiskristalle von Tausendstel Millimeter Größe zur Untersuchung ins Innere der Maschine. Damit auch wirklich nur die interessanten Bestandteile von Stratosphäre und Troposphäre ins Flugzeug gelangen, arbeitet der CVI nach dem Gegenstrom-Prinzip: Dabei wird Luft aus dem speziellen Einlass heraus geblasen, so dass nur größere Wolkenpartikel eindringen können, Gase und Feinstaub aber nicht. An Bord übernehmen dann unterschiedliche Messgeräte die Analyse der Luftbestandteile, können Aerosole und Treibhausgase identifizieren und analysieren. Ganze Messstationen können, individuell je nach Forschungsauftrag, in der Kabine auf bis zu 15 universellen Gestellen eingerichtet werden.

Mindestens genauso lang wie die technische Hitliste des Flugzeugs ist die Liste der Einsatzgebiete und der Erwartungen, die mit HALO verknüpft werden. Wie entstehen extreme Wetterereignisse? Warum variiert die Dicke der Ozonschicht? Wie reagiert die Atmosphäre auf Luftschadstoffe? HALO soll Antworten und vor allem neue Einsichten liefern. Die Prozesse, die maßgeblich den atmosphärischen Energiehaushalt, die Ozonschicht, die Bildung von Eiswolken und damit auch das Klimageschehen beeinflussen, finden genau in jenen Höhenbereichen statt, die HALO besuchen wird. Zugute kommen wird das zukünftigen Klimaprognosen, Atmosphärenmodellen und jenen Forschungsbereichen, die sich mit dem Einfluss des Menschen auf das Klimageschehen beschäftigen.

Zudem werden auch Forschungszweige profitieren, deren Hauptaugenmerk eher auf den Erdboden und die Tiefen darunter gerichtet ist, nämlich die Geowissenschaften. Wie wichtig das Hightech-Flugzeug auch für Geophysik, Geodäsie, Geologie und allgemeiner Erdbeobachtung ist, das konnte es bereits bei ersten Testmissionen beweisen. Eine davon liegt erst zwei Monate zurück. Für GEOHALO, das allererste geodätisch-geophysikalische Projekt mit dem Forschungsflugzeug und speziell auf dieses zugeschnitten, kreiste die Maschine im Juni 2012 über dem östlichen Mittelmeerraum und vermaß Schwere- und Magnetfeld in der Region. Im Fokus steht dabei ein besseres Verständnis der tektonischen Situation an der sogenannten Nordanatolischen Störungszone – immer wieder Quelle verheerender Erdbeben.

Schon jetzt ist der Terminkalender von HALO gut gefüllt. Die beteiligten Wissenschaftler gönnen sich und dem Flugzeug kaum längere Pausen. Und so verwundert es nicht, dass die feierliche Übergabe im HALO-Hangar des DLR am Standort Oberpfaffenhofen eher einer kurzen Zwischenlandung glich. Gerade erst vom Mittelmeer zurückgekehrt brach HALO nach dem Festakt zu seiner nächsten Mission Richtung Kapverden auf. Dort wird die Maschine zur Untersuchung der saisonalen Veränderung der Struktur der sogenannten Tropopausenregion zwischen der oberen Troposphäre sowie der unteren Stratosphäre eingesetzt. Dort oben warten auf HALO und seine Besatzung noch viele weiße Flecken, die es zu entdecken und erkunden gibt. Würde Auguste Piccard noch leben, er wäre sicherlich gerne mit geflogen.

TM, iserundschmidt 08/2012


Mehr zu HALO finden Sie auf den Seiten des DLR. Weitere Fotos des Hightech-Flugzeugs finden Sie hier.

Wie wichtig Erdbeobachtung sowohl mittels Satelliten als auch Forschungsflugzeugen ist, zeigen etliche Projekte, die im Rahmen des FuE-Programms GEOTECHNOLOGIEN gefördert wurden und werden. Ob im Rahmen der Frühwarnung oder zur Untersuchung des Erdschwerefelds, der Blick von oben kann ganz neue Erkenntnisse zu unserem Planeten zutage fördern. Mehr dazu finden Sie hier.