Projekt:FE Beobachtung 1/Meteosat/Aufbau und Arbeitsweise eines Meteosat-Satelliten

Teilprojekt Meteosat

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Entwicklung der Satelliten

Die rasante Entwicklung im Bereich der geostationären Satellitensysteme bezieht sich in erster Linie auf die Entwicklung der Messgeräte und der Datenübertragung sowie Datenverarbeitung. Die Technologie des Satelliten der Meteosat-Serie an sich ist in den ersten beiden Generationen (MFG,MSG) unverändert geblieben. Die Satelliten sind in ihren Abmessungen relativ ähnlich. Durch die fortschreitende Entwicklung der installierten Mess- und Datenübertragungssysteme (Link zum nächsten Abschnitt) wurden die Satelliten etwas leicht formverändertund schwerer. Doch beispielsweise das Verfahren zur Gewährleistung der Lagestabilität des Satelliten im Orbit beruht für MFG und MSG auf Spinstabilisierung. Hier dreht sich der Satellit ca. 100 mal pro Minute um seine eigene Achse. Im Gegensatz dazu wird bei MTG die Stabilität im Orbit durch eine sogenannte Dreiachsen-Stabilisierung erzeugt(Quelle Asmus, DWD). Weiterhin wird nicht mehr ein operativer Satellit und ein Stand-by-Satellit betrieben. Für MTG werden 4 Meteosat-Satelliten parallel betrieben, wobei jeweils 2 Satelliten die identische Messkampange durchführen. Dabei dient ein Satellit als Backup-Satellit (Quelle: Bezy,Stuhlmann).

Aus diesem Grund wird in diesem Abschnitt nach den Generationen MFG/MSG und MTG unterschieden, während die installierten Messsysteme je Meteosat-Generation zugeordnet werden können, siehe in Abschnitt ( LINK nächstes Kapitel) .

MFG und MSG

Die erste Konstruktion des Meteosat-Satellitensystems ist in den frühen 1970'er Jahren entstanden. Im Jahre 1977 wurde Meteosat-1 in Umlauf gebracht. Bis Ende 2005 (Meteosat 9) wurde an dieser Konstruktion keine wesentliche Veränderung vorgenommen. Lediglich nach Meteosat-3 gab es kleinere konstruktive Eingriffe. Folgende Abbildung stellt beispielhaft Meteosat-1dar.

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Die Komponenten von Meteosat-3 sind in Abbildung [1] dargestellt und nachfolgend stellvetretend für MFG/MSG erklärt. Der Durchmesser des Satelliten beträgt 2.1 m bei einer Gesamtlänge von 3.2 m. Die Masse im Orbit beläuft sich auf 282 kg. Bei Missionsbeginn müssen zusätzlich zur Trockenmasse ca. 40 kg Hydrazin (WIKI-LINK)als Treibstoff dazugerechnet werden. Dieser Treibstoff dient der Lagestabilisierung im Orbit. Im Orbit dreht sich der Satellit mit 100 Umdrehungen pro Minute um seine Achse, welche in etwa parallel zur Nord-Süd-Achse der Erde verläuft. Der Satellit besitzt einen Hauptzylinderkörper, an dessen Spitze sich ein Trommelabschnitt befindet. Zwei weitere Zylinder sind konzentrisch gestapelt. Der Hauptzylinderkörper stellt den Hauptteil des Satellitensubsystems dar. Dort ist das Radiometer verankert, dessen Oberfläche aus sechs Solarpanelen besteht. Hierdurch wird der Satellit mit elektrischer Energie versorgt. Die Panele verfügen Aussparungen für Sensoren, Schubdüsen und Nabelstecker. Die zylindrische Oberfläche des kleineren Trommelabschnittes, montiert an der Spitze der S/UHF Plattform, ist bedeckt mit einer Reihe von Dipolantennen-Elementen. Die Elektronik in der Trommel schaltet die einzelnen Elemente in umgekehrter Reihenfolge zum Drehsinn des Satelliten. Dieses Subsystem erfordert eine ausrichtbare Antenne, die sich kontinuierlich gegen die Satellitendrehung ausrichtet, sodass die Haupt-Transmission in der S-Bande immer zur Erde gerichtet ist. Die zwei weiteren Zylinder, installiert an der Spitze der Trommel, sind Ringmuster-Antennen für die S-Bande und das "low UHF". Hierbei ist die S-Bande eine Mikrowellen bereich von 2 bis 4 GHz, der technisch durch die Frequenzen UHF( Ultra high frequency ) und SHF (Super high frequency)begrenzt ist.

Für den Satellitenstart ist ein Anschwungmotor ( Apogee Boost Motor - ABM), betankt mit festen Treibstoff, an den Boden des Satelliten angebracht. Dieser wird benötigt, um ausreichend Schub vom stark elliptischen Startorbit zum geforderten äquatorialen, kreisrunden Orbit zu haben. Danach wird der ABM über Bord geworfen. Er hinterlässt eine Öffnung, um ein klares Bildfeld für den Strahlungskühler zu ermöglichen.Dieser die kühlt die Infrarotdetektoren.

MTG

Der Aufbau der zukünftigen Meteosat-Satelliten ist in sofern verändert, dass keine Drehbewegung zur Justierung der Lage im All genutzt wird. Mithilfe von zusätzlichen Sensoren wird die Lage gegenüber der Sonne und anderen Himmelskörpern festgestellt. Mithilfe von Steuerdüsen und Reaktionsschwungrädern kann der Satellit dreiachs-lagereguliert werden. Das genaue Regelungskonzept, d. h. welche Objekte ( Erde, Sonne, Sterne) als Sensoren eingesetzt werden, ist derzeit in der Entwicklungsphase. Mithilfe dieser Technologie kann der Satellit also "in Ruhe" verharren und hat eine feste Orientierung zur Erde.