Terra

Gemeinsames amerikanisch-japanisch-kanadisches Satellitenprojekt zur Ermittlung weltweiter Daten zum Zustand von Atmosphäre, Landoberfläche und Ozeanen, wie auch über die Interaktionen dieser Sphären untereinander und mit der Sonnenstrahlung. Die gewonnenen Informationen sollen helfen, das Erdklima und den Klimawandel zu verstehen und die Auswirkungen von menschlichen Aktivitäten und Naturkatastrophen auf Gemeinschaften und Ökosysteme zu kartieren. Die Daten geben Entscheidungshilfen zu Fragen des regionalen und globalen Wandels der Landbedeckung, der Atmosphärenbestandteile, der landwirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit, der Luftqualität, des Küstenschutzes, der Steuerung der Zuwanderung fremder Arten, der Wasserwirtschaft und der öffentlichen Gesundheit.

Der Satellit ist eingebunden in das Earth Observing System der NASA.

Terra umrundete von 1999 bis 2022 die Erde in 705 km Höhe (Low Earth Orbit) auf einer polnahen, sonnensynchronen Umlaufbahn (Inklination 98,2°). Die Umlaufzeit betrug 99 min, der Wiederholzyklus 16 Tage. Terra überquerte den Äquator um 10:30 Ortszeit, wenn die Wolkendecke noch gering ist und einen möglichst ungehinderten Blick auf die Erdoberfläche ermöglicht. Durch die in etwa senkrecht zur Erddrehung verlaufende Umlaufbahn erlaubte die Aneinanderreihung der Beobachtungsstreifen die Erstellung von Gesamtansichten der Erde. Im Spätjahr 2022 wurde die Umlaufbahn geändert.

Terra-Satellit Funktionsweise des Instruments MOPITT auf Terra. Quelle: NASA

Die Instrumente auf Terra

• ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) nimmt hochauflösende Bilder auf 14 Kanälen vom sichtbaren Licht (nur Rot und Grün) bis zur „thermischen“ Infrarotstrahlung auf. Die Auflösung beträgt 15 bis 90 Meter pro Bildpunkt. Daraus können Höhe, Oberflächentemperatur, Reflektivität und Emissivität des jeweils aufgenommenen Teils der Erdoberfläche abgeleitet werden.
• CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System) bestimmt den gesamten Wärmefluss von beziehungsweise zur Erde und liefert Informationen über die Beschaffenheit der Wolken. An Bord von Terra befinden sich zwei CERES-Instrumente, eines davon beobachtet immer gerade in Richtung Erde, während das andere schwenkbar ist.
• MISR (Multi-angle Imaging Spectro-Radiometer) besteht aus 9 Kameras, wobei jede 4 Farbkanäle (blau, grün, rot, nahes Infrarot) hat; die Kameras beobachten die Erde unter verschiedenen Winkeln. Das Instrument untersucht die Streuung des Sonnenlichts, Wolken, Aerosole und die Vegetation.
• MODIS (MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer) hat eine relativ geringe Auflösung und arbeitet mit 36 Kanälen. Es dient zur Erkennung großräumiger Änderungen in der Biosphäre.
• MOPITT (Measurements of Pollution in the Troposphere) misst die Konzentration von Methan und Kohlenstoffmonoxid in der Troposphäre mittels Gas-Korrelations-Spektroskopie.

Die USA steuerten das Trägerfahrzeug und drei Instrumente bei (CERES, MISR, MODIS), Japan das Radiometer ASTER, Kanada das Instrument MOPITT.

MISR-Szene Bodensee (Großraum) Abbildung einer 355 x 287 km großen Fläche in der Region Alpenvorland - Bodensee - Alpen, aufgenommen in Nadir-Richtung mit dem abbildenden Radiometer MISR auf Terra. Aufnahmedatum: 14. August 2000 Quelle: NASA JPL

Der Terra-Satellit verließ im Oktober 2022 die "Morning Constellation" des Satellitenprogramms Earth Observing System (EOS). Aufgrund von Treibstoffmangel wurde das letzte Terra-Missionsmanöver am 27. Februar 2020 durchgeführt, um die mittlere Ortszeit (MLT, mean local time) von 10:30 Uhr beizubehalten. Seitdem hat sich Terra immer weiter von der mittleren Ortszeit entfernt und erreichte im Oktober 2022 die mittlere Ortszeit von 10:15 Uhr. Die MLT wird sich danach weiter verfrühen und etwa im Dezember 2025 9:00 Uhr erreichen.

Wenn Terra die Konstellation verlässt, wird er eine abgesenkte Umlaufbahn von 694 km haben, 11 km näher an der Erde als in seiner vorherigen, über 20 Jahre dauernden Umlaufbahn von 705 km.

Die Auswirkungen werden minimal sein, sich aber in Daten und Bildern bemerkbar machen. Längere Schatten werden auf den Bildern zu sehen sein, insbesondere auf Bildern von Berglandschaften. Der Blickwinkel der Sensoren wird schmaler werden, was zu einer geringeren Schwadenbreite führt, da Terra zu einer früheren Überflugzeit driftet. Die Auswirkungen werden am deutlichsten bei den ASTER-Bildern zu spüren sein, die aufgrund ihrer höheren Auflösung die geringste Breite aller Terra-Sensoren aufweisen. Die Auswirkungen auf die Wissenschaft dürften ebenfalls minimal sein und könnten sich in einigen Forschungsbereichen als vorteilhaft erweisen, etwa bei der Landmorphologie, der Oberflächentemperatur und der Frage, wie sich die Messzeit auf die Klimadatensätze auswirkt.

Es wird erwartet, dass Terra noch mindestens fünf Jahre lang in Betrieb bleiben wird, auch wenn es durch die früheren Überflugzeiten zu längeren Schatten kommen kann und sich durch die geringere Erdnähe der Blickwinkel der Sensoren und die Breite der Daten-/Bildstreifen verringern wird. Trotz dieser Änderungen werden die Auswirkungen auf die Wissenschaft voraussichtlich minimal sein, und einige dieser Änderungen könnten für Forschungsbereiche wie Landmorphologie, Oberflächentemperatur und Klimaforschung sogar hilfreich sein.

Weitere Informationen:

• Science Writer's Guide to Terra (NASA)
• 15@15: 15 Things Terra has Taught Us in Its 15 Years in Orbit (The Earth Observer 2015)
• Terra - The EOS Flagship (NASA)
• Terra Profil (CEOS EO Handbook)