Atmosphärenforschung   NASA wählt AtmOCube aus: Bergische Universität Wuppertal beteiligt an neuer Mission   Die NASA hat die Mission AtmOCube für ihr Programm H-FORT ausgewählt. Darin unterstützt die US-Raumfahrtbehörde kosteneffiziente Forschungs- und Technologiemissionen mit Kleinsatelliten. Unter Beteiligung der Bergischen Universität Wuppertal (BUW) und dem Forschungszentrum Jülich (FZJ) soll AtmOCube Prozesse in der oberen Atmosphäre und Ionosphäre untersuchen, um Vorhersagen zu verbessern, die für Satellitenbetrieb, Kommunikation und Navigation relevant sind. Geplanter Start der Mission ist 2029.   Die Bergische Universität Wuppertal beteiligt sich gemeinsam mit dem Forschungszentrum Jülich und Partnern der University of Colorado an der Mission AtmOCube. Die Universität erweitert damit ihr bestehendes Profil in der Atmosphärenforschung – flugzeuggetragene Messkampagnen und Laborstudien sowie Instrumentenentwicklung – um eine weltraumgestützte Sicht auf die mittlere und obere Atmosphäre. Gemeinsam mit Kollegen des Forschungszentrums Jülich arbeiten Atmosphärenphysiker der Bergischen Universität an der optischen Nutzlast eines Kleinsatelliten, der im Rahmen der Mission AtmoCube auf rund 500 Kilometern Höhe in den Weltraum gebracht werden soll. Die optische Nutzlast ist das Herzstück des Satelliten, das die natürliche Infrarotstrahlung der Atmosphäre misst. Die Universität bringt ihre Erfahrungen im Bereich Instrumentenentwicklung, Laboranalyse und Datenauswertung. KI-generierte Visualisierung eines 16U CubeSats mit AtmOCube-Nutzlast: AtmOCube verwendet als Plattform für die  optische Nutzlast einen sogenannten 16U CubeSat. Für die Mission wird der Kleinsatellit auf rund 500 Kilometer Höhe in  den Weltraum gebracht. // Foto Martin Kaufmann, Quelle ChatGPT/OpenAI   Warum AtmOCube wichtig ist   Die Ionosphäre ist ein Bereich der oberen Atmosphäre ab etwa 80 Kilometern Höhe, in dem das Sonnenlicht einen Teil der Luft in elektrisch geladene Teilchen umwandelt. Sie ist eng mit der darunterliegenden, weitgehend neutralen Atmosphäre gekoppelt und wird von Prozessen beeinflusst, die von dort nach oben wirken. Störungen in diesem System können Satellitenbahnen beeinflussen sowie die Übertragung von Kommunikations- und Navigationssignalen (GPS) beeinträchtigen. Ein zentraler Treiber für diese Störungen sind sogenannte atmosphärische Schwerewellen, die in der unteren Atmosphäre entstehen und Energie sowie Impuls bis in große Höhen transportieren. „Die Auswahl durch die NASA ist ein großer Schritt für unser Team und unsere Partner. AtmOCube verbindet innovative Messtechnik mit einer klaren gesellschaftlichen Relevanz: Wir wollen besser verstehen, wie Prozesse in der Atmosphäre den erdnahen Weltraum beeinflussen“, so Prof. Dr. Michaela I. Hegglin Shepherd. Die Atmosphärenphysikerin von der Bergischen Universität Wuppertal und Direktorin am FZJ Institute of Climate and Energy Systems verantwortet das Projekt. „Die wissenschaftlichen Daten helfen uns einerseits dabei, Vorhersagen für den zukünftigen Satellitenbetrieb zuverlässiger zu machen. Andererseits spielt auch der Klimawandel eine Rolle. Mit der Erwärmung der unteren Atmosphäre verändern sich Wetter- und Zirkulationsmuster – Effekte, die sich über Wellen bis in den erdnahen Weltraum fortsetzen und dort Störungen verursachen können“, erklärt Dr. Martin Kaufmann, Projektmanager für AtmOCube und Koordinator des Laborverbunds AtmoLab, in dem die Bergische Universität und das Forschungszentrum Jülich ihre Zusammenarbeit am Standort Wuppertal bündeln. AtmOCube ist der bisherige Höhepunkt dieser gemeinsamen Entwicklung.   Blick in die Atmosphäre   „Einmal in die Atmosphäre gebracht blickt der Satellit entgegen seiner Flugrichtung und mit leicht nach unten geneigtem Sehstrahl entlang der zu beobachtenden Höhenschichten. Das ermöglicht eine besonders gute Höhenauflösung der Daten“, so Kaufmann. AtmOCube beobachtet mit seinen Instrumenten die natürliche Infrarotstrahlung des Sauerstoffs in der Atmosphäre. Aus den gesammelten Daten werden Temperaturprofile gewonnen. Daraus wiederum lassen sich Eigenschaften der Schwerewellen ableiten – etwa ihre Ausbreitung und räumliche Struktur – sowie Erkenntnisse über ihre Energie- und Impulsflüsse. Diese sind entscheidend dafür, wie stark Schwerewellen die Luftströmungen in großen Höhen beeinflussen und bis in die obere Atmosphäre und Ionosphäre hinein wellenartige Störungen auslösen können.   Von CRISTA bis AtmOCube   AtmOCube knüpft an frühere Erfolge der BUW an: angefangen von den CRISTA-Weltraumexperimenten bis zur erneuerten Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum Jülich vor rund zehn Jahren auf diesem Gebiet. Seither wurden gemeinsam mehrere Raketen- und Satellitenprojekte umgesetzt, mit aktiver Einbindung von Studierenden. Mit der Auswahl beginnt für AtmOCube eine sechsmonatige Konzept- und Planungsphase. In dieser Zeit werden Missionsdetails und Anforderungen weiter konkretisiert und Rückmeldungen aus der Begutachtung eingearbeitet. Den Abschluß bildet eine Bewertung, auf deren Basis die NASA die nächste Finanzierungs- und Umsetzungsphase freigibt.   AtmOCube in Kürze   Mission: Atmospheric Oxygen CubeSat Mission (AtmOCube) Programm: NASA H-FORT (Heliophysics Flight Opportunities for Research and Technology) Ziel: Dynamik der oberen Atmosphäre und Ionosphäre besser verstehen; Auswirkungen auf Satellitenbetrieb, Kommunikation und Navigation künftig verläßlicher vorhersagen Messprinzip: Beobachtung von O₂-Emissionen in Limb-Geometrie Optische Nutzlast: Zwei kompakte Spatial-Heterodyne-Interferometer BUW-Beiträge: Messprinzip (gemeinsam mit Jülich entwickelt), Studierendenbeteiligung, Langzeitdaten und etablierte Auswerteverfahren, Aufbau und Kalibrierung der Instrumente im Rahmen von AtmoLab Partner: Bergische Universität Wuppertal, Forschungszentrum Jülich, University of Colorado Boulder (LASP) Geplanter Start: 2029 (vorbehaltlich Missionsplanung und Startgelegenheit)   Forschungsprojekte https://climate.esa.int/en/projects/water-vapour/ Lehre - Data Analysis in Atmospheric Climate Sciences (PHYMAPSTVU4) Publikationen https://research.reading.ac.uk/meteorology/people/michaela-hegglin/