Als Teil einer neuen Generation moderner Wettersatelliten hat MetOp-SG A1 am 13. August 2025 seine Reise ins All angetreten und wird zukünftig rund um die Uhr Daten über die Atmosphäre, die Weltmeere und die Erdoberfläche sammeln. Ziel ist es, Wettervorhersagen noch zuverlässiger zu machen und den Klimawandel besser zu verstehen.

MetOp SG (kurz für: Meteorological Operational Satellite - Second Generation) sichert die kontinuierliche Verfügbarkeit von präzisen und langfristigen globalen Wetter- und Klimadaten der ersten MetOp-Wettersatelliten ab. Die MetOp-Satelliten der 2. Generation sind dabei mit deutlich verbesserten Instrumenten zur Datengewinnung ausgestattet. Die sich ergänzende Sensorik ist dabei auf je zwei spezialisierte Satelliten A und B aufgeteilt.

 
Die Europäische Weltraumorganisation ESA entwickelt MetOp SG A1 gemeinsam mit der EUMETSAT (Europäische Organisation für die Nutzung meteorologischer Satelliten). Airbus Defence and Space in Deutschland ist der Hauptauftragnehmer für den Satelliten.

 
Deutschland leistet mit seiner durch das DLR Raumfahrtmanagement koordinierten Beistellung des METimage-Instruments einen besonderen Beitrag im Rahmen der europäischen Wettersatellitenprogramme.

 
Jena-Optronik hat eine Vielzahl von opto-elektronischen Instrumenten und Subsystemen auf den MetOp SG Satelliten entwickelt und gebaut, u.a. die NIR-Spektrometer-Optik, die Front-End- und Bildverarbeitungs-Elektroniken sowie diverse Scanner-Elektroniken. Damit ist das Jenaer Raumfahrtunternehmen bei fast der Hälfte der MetOP-Instrumente mit Komponenten beteiligt. Diese Subsysteme spielen eine zentrale Rolle zur Erfüllung der Aufgaben des Satelliten im All, insbesondere bei der Bildaufnahme sowie der Bildverarbeitung.

An Bord von MetOp SG A1 befinden sich mit dem NIR-Spektrometer von Sentinel-5 sowie der Multispektralkamera METimage zwei für die Mission essentielle Instrumente, welche unterschiedliche, aber sich ergänzende Daten liefern. Während das NIR-Spektrometer die Zusammensetzung der Atmosphäre im Blick hat, liefert METimage Bilder und Oberflächeninformationen, aus denen sich Wolken- und Eisbedeckung, Wasserdampf, Vegetation und sogar Brände hochgenau messen lassen. Gemeinsam helfen sie, das Wettergeschehen von heute sowie die Klimaveränderungen von morgen zu verstehen.

 
Für beide Instrumente liefern die Raumfahrtspezialist:innen der Jena-Optronik wesentliche Komponenten:
 
NIR-Spektrometer-Optik für Sentinel-5

 
Sentinel-5 analysiert das Sonnenlicht, welches von der Erde reflektiert wird. Dies erfolgt im nahen Infrarotbereich, also in einer Lichtfrequenz, die teilweise für das menschliche Auge unsichtbar ist. Daraus lassen sich Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der Luft (z. B. Schadstoffe oder Treibhausgase) sowie auf den Zustand der Pflanzen auf der Erde ziehen.
Zur Analyse der Konzentration atmosphärischer Spurengase, die als Abfallprodukte der Industrie und des Verkehrs entstehen und maßgeblich zur atmosphärischen Verunreinigung beitragen, wird ein Beobachtungsstreifen von 2700km Breite genutzt. Durch die spektroskopische Analyse, in diesem Fall anhand von sieben einzelnen Wellenlängen im ultravioletten bis infraroten Spektralbereich, können die Konzentration sowie auch räumliche Verteilungsmuster identifiziert werden.

 
Der Beitrag der Jena-Optronik ist das Spektrometer für den nahen Infrarotbereich, das sogenannte NIRSO (kurz für: Near Infrared Spectrometer Optics).

 
Diese Komponente bildet das einfallende Licht - aufgeteilt in seine spektralen Bestandteile zwischen 685 bis 775nm - auf einen Sensor ab. Im Zusammenspiel mit den anderen Spektrometern des Instrumentes kann damit die Konzentration von bestimmten Spurengasen örtlich aufgelöst ermittelt werden. Weiterhin misst es über die Menge des eingestrahlten Lichts die Reinheit der Luft bezüglich der enthaltenen Aerosole mit einer Auflösung von 7km.
 
Multispektralkamera METimage Front End Electronic

 
Ein zentrales Instrument an Bord des Wettersatelliten MetOp SG A1 ist die Multispektralkamera METimage. Sie misst sichtbares bis thermisches Infrarotlicht, um den Gesundheitszustand der Vegetation und die Zusammensetzung der Atmosphäre zu überwachen, wobei ein komplexes optisches System verwendet wird.

 
Von Jena-Optronik werden Elektronikkomponenten für METimage geliefert. „Front End Electronics“ (FEE), d.h. die empfindliche Steuerelektronik für die Detektoren, sowie das „Data Formatter Module“ (DFM) zur Echtzeit-Bilddatenvorverarbeitung stammen von den Jenaer Raumfahrtspezialist:innen.

 
Die Video- und Bildverarbeitungs-Elektroniken aus Jena umfassen die elektrooptische Umwandlung vom Bildsensor selbst bis hin zur Vorverarbeitung der Bilddaten für die Speicherung. Damit der Bildsensor die richtigen Daten aufnehmen kann, stellt ein weiteres Modul (Rotation Control Module, kurz: RCM) aus Jena die synchronisierte und präzise Steuerung der Scan- und Derotator-Spiegel sicher, die über ein komplexes Scanprofil die kontinuierliche, hochauflösende Bildaufnahme sowie Kalibrierung der Bilddaten gewährleisten.

 
METimage scannt die Erdoberfläche mittels zweier synchronisiert rotierender Spiegel aus 830km Höhe. Dabei wird pro Scan ein 2560 km breiter Bodenstreifen mit 500m Auflösung (im Nadir) aufgenommen. Jeder Bodenstreifen wird in 20 Spektralkanälen aufgenommen, welche vom sichtbaren Bereich über das nahe Infrarot bis zum thermischen Infrarot reichen.

 
Damit sind Analysen zur Wasser- und Aerosolverteilung, Vegetation und Oberflächeneigenschaften, zur Eis- und Schneebedeckung, der Oberflächentemperaturen sowie zur Wolkenbedeckung, -typ, -höhe sowie -temperatur möglich. Durch die Analysemöglichkeit der Wolkenbedeckung spielt METimage eine zentrale Rolle auf dem MetOp SG A1-Salliten.
Alle anderen optischen Instrumente auf MetOp SG A1sind von den Informationen zur Wolkenbedeckung abhängig.

Bilder: © Florian Brill für Jena-Optronik GmbH

Haftungsausschluss: Dieser Artikel wurde im Rahmen eines Programms der Europäischen Weltraumorganisation durchgeführt und von dieser finanziert. Die hierin geäußerten Ansichten können in keiner Weise als die offizielle Meinung der Europäischen Weltraumorganisation angesehen werden.