Die Schweiz im Weltall - Spitzenforschung und Hightech - auch für den Alltag - Eidgenössisches Departement für auswärtige ...
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Die Schweiz im Weltall Spitzenforschung und Hightech – auch für den Alltag
Inhalt
Einleitung
Was bedeutet die Raumfahrt für die Schweizer Wissenschaft, Technologie und Industrie? 4
«Raumfahrt hilft uns, die Welt besser zu verstehen.» 5
Die schweizerische Weltraumpolitik 6
Abenteuer Weltraum – ausgewählte historische Beiträge der Schweiz 8
Nutzen für den Alltag
Verlässliche Wetterprognosen und Klimadaten dank Satelliten 10
Sicherer landen dank Satellitennavigationssystem EGNOS 12
Dank Satellitendaten und Schweizer Knowhow höhere Erträge
und weniger Risiko beim Reisanbau 14
Naturgefahren früh erkennen dank Satellitenradar 16
Industrie
Raumfahrt ist Alltag und Wirtschaftsmotor für den Werkplatz Schweiz 18
Kein Ariane-Start ohne Schweizer Hightech 20
Schweizer Atomuhren machen unser «Navi» genauer 22
Europäische Weltraumorganisation
Die Europäische Weltraumorganisation ESA 24
ESA-Vorsitz: Europäische Verantwortung für die Schweiz 26
Ein Blick hinter die Kulissen der ESA 28
Forschung und Erkundung
Die Schweiz mit an Bord der Internationalen Raumstation ISS 30
ROSINA – die Schweizer Rosine auf Rosetta 32
Ein kleiner Satellit, aber eine einmalige Chance für die Schweiz 34
Ein Observatorium für kosmische Strahlen 36
Schweizer Forschung liefert Erkenntnisse über Weltraumschrott 38
Der Blick des Astronauten 40
3
Was bedeutet die Raumfahrt
für die Schweizer Wissenschaft,
Technologie und Industrie?
Die Schweiz war von allem Anfang an eine vollwer- Fortschritt: Er ermöglicht es unserem Land, sich als
tige und aktive Partnerin in der europäischen Raum- kompetenter und zuverlässiger Partner in spezifi-
fahrt. Es war stets das Ziel unserer hochqualifizierten schen Nischen zu positionieren, und trägt zur Wett-
Forschenden und Unternehmen, modernste Wissen- bewerbsfähigkeit der europäischen Weltraumindus-
schaft in die Tat umzusetzen und die daraus resultie- trie als Ganzes bei. Eines der besten Beispiele dafür
renden Anwendungen zum Wohle der Gesellschaft sind die Nutzlastverkleidungen für die europäischen
in die Wirtschaft zu transferieren. Wir sind stolz, zu Ariane- und Vega-Trägerraketen.
den Gründungsmitgliedern der Europäischen Welt-
raumorganisation ESA zu gehören, und haben uns Es kann nicht genug betont werden, welch‘ harte
deshalb während unserer Co-Präsidentschaft des und unwirtliche Bedingungen im Weltall herrschen.
ESA-Ministerrats zusammen mit Luxemburg in den Die Erkundung und Nutzung des Alls zwingt unsere
Jahren 2012 bis 2016 mit Entschlossenheit für eine Forschenden ebenso wie unsere Unternehmen
noch stärkere Weiterentwicklung der europäischen dazu, ihre eigenen Grenzen auszuloten. Es ist ein
Raumfahrt eingesetzt. Ein Höhepunkt dieser Jahre anregender und herausfordernder Bereich, in dem
war sicher die Entscheidung zur Entwicklung der die Aussichten zu Beginn unsicher sein können und
Ariane 6, die den autonomen Zugang Europas zum eine Kombination von Kompetenzen und Erfah-
Weltall zu wettbewerbsfähigen Bedingungen auch rung über den Erfolg entscheidet. Weil Raumfahrt
weiterhin garantieren wird. Unser Engagement hat systeme über viele Jahren zuverlässig funktionieren
nicht nur in Europa, sondern auch in unserem Land müssen, werden die bestmöglichen Technologien
zu einem grösseren politischen Interesse daran ge- dafür entwickelt – Technologien, die sich auch in
führt, was die Schweiz im Weltraumbereich leistet. Märkte ausserhalb der Raumfahrtindustrie trans-
ferieren lassen. Der Schlüssel für eine nachhaltige
Die Raumfahrt ist ein globales Geschäftsfeld. Durch Entwicklung in diesem Bereich liegt wie in ande-
Zusammenarbeit können die europäischen Länder ren auch in der Förderung der Technologie und der
in diesem Bereich viel mehr erreichen als für sich Innovationskapazität der Industrie. Ebenso unter-
alleine, und sie tun dies auch. Deshalb konzentriert liegen Weltraumprojekte vom Programmmanage-
unser Land den Grossteil seiner Raumfahrtaktivitä- ment bis hin zur Qualitätskontrolle in jeder Hinsicht
ten auf die ESA. Dank der Exzellenz und dem En- äusserst strengen Anforderungen. Deshalb schafft
gagement unserer eigenen «space community» hat die Raumfahrtindustrie Arbeitsplätze und Wachs-
die ESA der Schweiz ermöglicht, wichtige Rollen tum, die weit über diesen Sektor hinausgehen.
in wissenschaftlichen Missionen und Industriekon-
sortien zu übernehmen. Auf den folgenden Seiten
können Sie viele schweizerische und europäische
Erfolgsgeschichten aus dem All aus der Sicht derje-
nigen (wieder-)entdecken, die hier auf der Erde und
natürlich auch im Weltraum Geschichte geschrieben Johann N. Schneider-Ammann
haben. Zudem erfahren Sie mehr über den wich- Bundespräsident 2016
tigen Beitrag, den Wissenschaft und Raumfahrt- Vorsteher des Eidgenössischen Departements für
technologien zum Leben der Menschen leisten. Wirtschaft, Bildung und Forschung WBF
Operationelle Anwendungen, die sich auf Daten
von Telekommunikations-, Navigations- und Erd-
beobachtungssatelliten stützen, tragen zu einem
besseren Verständnis unseres Planeten bei, fördern
ein effizienteres Verkehrsmanagement zu Lande, zur
See und in der Luft oder helfen mit, die digitale Kluft
zu überbrücken, um nur einige Beispiele zu nen-
nen. Zu den wesentlichen Treibern der Beteiligung
der Schweiz an internationalen Weltraumaktivitäten
gehört der wissenschaftliche und technologische
4
«Raumfahrt hilft uns, die Welt
besser zu verstehen.»
Die Raumfahrt ist heute ein unverzichtbarer Be- Für die Schweiz ist die Raumfahrt nicht nur gleich-
standteil unserer modernen Gesellschaft. Die bedeutend mit Innovation, Spitzentechnologie,
Wissenschaft nutzt sie, um das Universum und Präzision und wissenschaftlichen Höchstleistungen,
das Sonnensystem oder unseren Planeten zu er- sondern sie steht auch für «Wertschöpfung» dank
forschen. Via satellitengestützte Kommunikation, europäischer und globaler Zusammenarbeit. Die
Meteorologie, Navigation, Kartographie und Erd- Broschüre will die Schweizer Raumfahrt einem
beobachtung hat die Raumfahrt Einzug gehalten breiteren Publikum näherbringen und aufzeigen,
in unseren Alltag. Wir verdanken ihr zuverlässige wie wir alle auch im Alltag davon profitieren. Ich
Wetterprognosen, sichere Landungen mit dem wünsche Ihnen eine spannende Lektüre.
Flugzeug, funktionierende Mobiltelefone und
«Navis», Fernsehprogramme aus aller Welt oder
die digitale Revolution in der Fotografie. Satelli-
ten liefern uns Daten zum Klima und helfen uns,
die Risiken von Naturgefahren zu verkleinern. Sie
überwachen instabile Berghänge und gefährdete
Infrastrukturen oder tragen dazu bei, Ernteerträge
zu erhöhen. Didier Burkhalter
Bundesrat
Die Raumfahrt spielt aber auch in der Politik der Vorsteher des Eidgenössischen Departements für
Schweiz eine wichtige Rolle. Sie ist auch Indust- auswärtige Angelegenheiten EDA
rie- und Infrastrukturpolitik und auf internationa-
ler Ebene gezielte Zusammenarbeitspolitik zum
Wohle und Nutzen der Schweiz. Die Schweiz ist
Gründungsmitglied der Europäischen Weltraum
organisation ESA. Seit 40 Jahren ist unser Land
vorne mit dabei bei der Entwicklung von Raketen
und Forschungsprogrammen. Wir beteiligen uns
am Aufbau eines wettbewerbsfähigen und souve-
ränen Europas im Weltraum, das sich in den Dienst
der Gesellschaft und ihrer Bedürfnisse stellt. Bei-
spiel dafür ist das europäische Satellitennavigations
system Galileo.
Unsere Weltraumpolitik sichert Wissenschaft und
Wirtschaft den Zugang zum Weltraum und sorgt
dafür, dass die Daten uns allen zur Verfügung ste-
hen dank einer ganzen Reihe von völkerrechtlichen
Verträgen und Übereinkommen. Sie ist Teil unserer
engagierten und solidarischen Aussenpolitik. In
diesem Rahmen setzt sich die Schweiz für eine
friedliche, sichere und nachhaltige Nutzung des
Weltraums ein und unterstützt international das
Erarbeiten von Richtlinien, damit der zunehmende
Weltraumschrott weder die Raumfahrt selbst noch
uns auf der Erde gefährdet. Die Weltraumtechnolo-
gien helfen uns bei der Analyse globaler Probleme
und der Suche nach Lösungen in Bereichen wie
Klimawandel, Umweltschutz, Ernährungssicherheit
sowie bei der Prävention von Naturereignissen und
technologischen Katastrophen.
5
Die schweizerische Weltraumpolitik
Die Raumfahrt nimmt heute einen Umsetzung
wichtigen Platz in unserer Gesellschaft ein.
Neben ihrem wissenschaftlichen Beitrag Ihre nationalen Interessen wahrt die Schweiz durch
zur Erkundung des Planeten Erde und des eine gezielte internationale Zusammenarbeit, na-
Universums hat sie auch Einzug ins tägliche mentlich durch die selektive Teilnahme an Pro-
Leben gehalten: Satellitenkommunikation, grammen der Europäischen Weltraumorganisation
Navigationshilfen für Strassen-, Wasser- und ESA und an weiteren europäischen und interna
Luftverkehr oder auch Erdbeobachtung aus tionalen Weltraumaktivitäten. Daneben erlauben
dem All für die Wettervorhersage oder ein es ergänzende nationale Aktivitäten, den hier an-
besseres Verständnis des Klimawandels sind sässigen Forschungseinrichtungen und der Indust-
aus unserer Welt nicht mehr wegzudenken. rie eine gute Ausgangslage im Hinblick auf künfti-
ge Ausschreibungen für institutionelle europäische
Die Schweiz ist seit den Anfängen der Raumfahrt Programme zu schaffen. Gleichzeitig erlauben sie,
in diesem faszinierenden und anspruchsvollen Be- damit einen Beitrag zur Stärkung der wissenschaft-
reich tätig. Sie hat ihren Platz in der europäischen lichen und technologischen Kompetenzen in etab-
Raumfahrtgemeinschaft gefunden, und kann lierten und neuen Wissenschafts- und Technologie-
dadurch ihre Interessen auch im globalen Umfeld bereichen zu leisten.
wahrnehmen. Die Schweiz will dabei eine ernst zu
nehmende, wettbewerbsfähige und zuverläs sige Der Bundesrat entscheidet über die Schweizer
Partnerin sein. Ihre starke Stellung hat sie ihren Weltraumpolitik. Er stützt sich dabei auf Empfeh-
traditio
nellen Stärken wie Innovationskraft und lungen der Eidgenössischen Kommission für Welt-
Präzision zu verdanken. raumfragen. Zuständig für die Vorbereitung und
Umsetzung der Weltraumpolitik ist die Abteilung
Die Raumfahrt stellt den Erfindergeist in Forschung Raumfahrt im Staatsekretariat für Bildung, For-
und Industrie täglich vor neue Herausforderungen. schung und Innovation SBFI. Sie tut dies in enger
Die Raumfahrt leistet einen unverzichtbaren Beitrag Zusammenarbeit und Koordination mit den Depar-
zum Wohlstand unseres Landes. Sie umfasst Tätig- tementen und Bundesämtern, die ebenfalls welt-
keiten mit hoher Wertschöpfung, die zum Nutzen raumbezogene Aufgaben wahrnehmen.
der nächsten Generationen erbracht werden.
Der Bund schafft die Rahmenbedingungen, da-
mit die Schweizer Akteure aus Wissenschaft und
Grundsätze der Schweizer Forschung, Technologie und Industrie im europä-
Weltraumpolitik ischen und globalen Umfeld erfolgreich agieren
können. Letztlich sind es aber die Forschungsinsti-
Die Schweiz ist in der Raumfahrt aktiv. Dabei kon- tutionen und Firmen mit ihren Mitarbeitenden, die
zentriert sie sich auf: für Schweizer Erfolge im Weltraum sorgen.
Entwicklung und Einsatz von Weltraumanwen-
dungen mit dem Ziel, die Lebensqualität ihrer
Bürgerinnen und Bürger zu verbessern;
langfristige Sicherung ihres Engagements in
der Erforschung des Weltraums zugunsten von
Innovation und Wissensgesellschaft;
Bereitstellung bedeutender wissenschaftlicher,
technologischer und industrieller Beiträge, wo-
durch sie sich als wettbewerbsfähige, verlässli-
che und unumgängliche Partnerin positionieren
kann.
6
Kontext und wichtigste Akteure für
Schweizer Raumfahrtaktivitäten
BUNDES
INTERNATIONALE VERWALTUNG
ORGANISATIONEN
UND PROGRAMME FORSCHUNGS-
INDUSTRIE INSTITUTIONEN
Thomas Hurter, Nationalrat
Präsident der Eidgenössischen Kommission für Weltraumfragen
«Die Raumfahrt ist aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Vieles
für den täglichen Gebrauch wurde nur dank der Raumfahrt entwickelt.
Die Beteiligung der Schweiz an der Raumfahrt gibt unserem kleinen, aber
äusserst innovativen Land die Möglichkeit, an vorderster Front Wissenschaft
und Technik voranzutreiben. Dies ist umso wichtiger, weil die Bedeutung der
Raumfahrt weiter zunehmen wird, namentlich in den Bereichen Energie,
Umwelt, Verkehr, Transport und Sicherheit.»
7
Abenteuer Weltraum – 1960
ausgewählte historische
Beiträge der Schweiz
Der Beginn der europäischen
Zusammenarbeit in der Raumfahrt:
Meyrin, Schweiz – Delegierte treffen
sich zur internationalen Konferenz
über Weltraumforschung. Die Schweiz
gehört zu den Gründerstaaten der
ESRO (European Space Research
Organisation), einer der Organisationen,
die Europa den Weg in den Weltraum
ebnen. © ESA
1986 1990 1995
Vorstoss in die Tiefen des Weltraums: Der Griff nach der Sonne: Start der Ulys- Jenseits unseres Sonnensystems: Michel
Die Sonde Giotto, die erste Mission ses-Mission der ESA/NASA im Jahr 1990. Mayor und Didier Queloz von der
der ESA in die Tiefen des Weltraums, Während der 18-jährigen Beobachtung Universität Genf entdecken den ersten
fliegt 1986 so nahe wie nur möglich am von Sonne und Heliosphäre liefert Ulys- Planeten ausserhalb unseres Sonnen-
Kometen Halley vorbei. An Bord hat sie ses Daten für die Grundlagenforschung systems, der den nahen Stern 51 Pegasi
ein Spektrometer der Universität Bern. zum Verständnis der Sonne und unserer umkreist. © ESA
Es misst erstmals vor Ort Kometenstaub interstellaren Umgebung. Bei dieser
und -gase. © ESA Mission – der längsten in der Geschichte
der ESA – ist auch das SWICS (Solar
Wind Ion Composition Spectrometer) aus
der Schweiz im Einsatz. © ESA
2008 2009–2010 2012
An Bord von Columbus: SOVIM, ein Praktische Ausbildung: In enger Schutz für eine weitere europäische Trä-
Instrument zur präzisen, stabilen und Zusammenarbeit entwickeln rund gerrakete: Die Trägerrakete Vega startet
genauen Beobachtung und Messung 200 Studierende der Eidgenössischen ebenfalls mit einer Nutzlastverkleidung
der Sonneneinstrahlung, gehört zu den Technischen Hochschule Lausanne der RUAG zu ihrem Jungfernflug. Bis
ersten Experimenten an Bord des euro- EPFL und mehrerer Fachhochschulen heute produziert RUAG Space Nutz-
päischen Forschungslabors COLUMBUS. den «Swisscube». Der CubeSat wird lastverkleidungen für europäische und
Das Physikalisch-Meteorologische vollständig in der Schweiz hergestellt US-amerikanische Trägerraketen. © ESA
Observatorium Davos entwickelte und 2009 ins All gebracht, um das
das Instrument. COLUMBUS ist an Nachthimmelsleuchten (airglow) zu
der internationalen Raumstation ISS beobachten Ein Jahr später schickt
angedockt. © ESA ein Team der Tessiner Fachhochschule
SUPSI den Mikrosatelliten Tisat-1 in den
Weltraum. © EPFL
8
1969 1975 1978 1979
Von Bern zum Mond und wieder Die Raumfahrt unter einem Dach: Zehn Auswahl europäischer Astronauten: Nutzlastverkleidung einer Trägerrakete
zurück: Bei der ersten Mondlandung Staaten, darunter die Schweiz, gründen Der Schweizer Claude Nicollier wird – Made in Switzerland: Die europäische
führen die Astronauten ein Experiment die Europäische Weltraumorganisation für die erste ESA-Astronautengruppe Ariane-1-Trägerrakete startet zu ihrem
durch, um den Sonnenwind zu unter- ESA. Sie entsteht aus der Fusion ausgewählt, die mit dem US-amerika- Jungfernflug mit einer Schweizer
suchen – den kontinuierlichen Strom zwischen ESRO und ELDO (European nischen Space Shuttle ins All fliegen Nutzlastverkleidung der RUAG.
geladener Teilchen, der von der Sonne Launcher Development Organisation). soll. Nicollier gehört viermal zur Space- Ariane-1 wurde vor allem entwickelt,
ausgeht. Johannes Geiss, Professor an Dadurch vergrössert sich der Aufgaben Shuttle-Crew (1992, 1993, 1996 und um zwei Satelliten gleichzeitig ins
der Universität Bern, entwickelte das bereich und umfasst jetzt auch 1999) und verbringt insgesamt über All zu transportieren und so Kosten
Experiment und trägt damit dazu bei, operationelle Anwendungssysteme wie 1000 Stunden im All. Dazu gehört auch zu sparen. Als die Satelliten immer
konkurrierende Theorien über den Ur- Telekommunikationssatelliten. © ESA ein Weltraumspaziergang um neue grösser werden, wird die Ariane-1 durch
sprung des Sonnensystems, die Atmo- Instrumente am Teleskop Hubble zu leistungsfähigere Raketen abgelöst. Die
sphäre von Planeten und die Dynamik installieren. © ESA RUAG-Nutzlastverkleidungen beweisen
des Sonnenwinds zu klären. © NASA bis heute ihre Zuverlässigkeit. © ESA
2002 2004 2008
Start des fortschrittlichsten Gammastrah- Rendezvous mit einem Kometen: Schweizer Präzision im Weltall: Als
len-Observatoriums INTEGRAL: Das Rosetta ist die erste Raumsonde über- Vorbereitung auf das Galileo-System
INTErnational Gamma-Ray Astrophysics haupt, die einen Kometen aufsucht, in lanciert die ESA in den 1990er-Jahren
Laboratory der ESA untersucht eine der seine Umlaufbahn eintritt und auf ihm die Entwicklung von zwei Technologien
energiereichsten Strahlungsarten im landet. Sie untersucht den Kometen für Borduhren: Rubidium-Uhren
Universum. Innerhalb von Sekunden sen- 67P/Churyumov-Gerasimenko mit einer (Rubidium Atomic Frequency Standard,
det es wissenschaftliche Daten an das Kombination aus Fernerkundungs- und RAFS) und Wasserstoffuhren (Passive
INTEGRAL Science Data Center (ISDC) In-situ-Messverfahren. Unter den Hydrogen Maser, PHM). Beim ersten
der Universität Genf. Das ISDC stellt der wissenschaftlichen Instrumenten an Galileo-Testsatelliten 2005 kommen
weltweiten Wissenschaftsgemeinschaft Bord ist auch das Spektrometer ROSINA RAFS-Uhren zum Einsatz; an Bord des
entsprechende Alarm-Meldungen, verar- (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion zweiten Testsatelliten GIOVE-B wird die
beitete Daten und Analyse-Software zur and Neutral Analysis) der Universität erste PHM-Uhr getestet. © ESA
Verfügung. © ESA Bern. © ESA
2012–2016 2013 2013
Erster Vorsitz: Die Schweiz wird Start des 4. ATV-Raumfrachters, Albert CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet
zusammen mit Luxemburg formell zur Einstein: Der Frachter ist auf Vorschlag Satellite) wird als erste S-Klasse-Mission
Co-Präsidentin des ESA-Ministerrats der Schweiz nach dem berühmten Phy- im Rahmen des ESA-Wissenschaftspro-
gewählt. © ESA siker benannt. ATV-4 ist eines von fünf gramms ausgewählt. Ein Konsortium
ESA-Raumschiffen, die wesentlich zur aus 11 Ländern beteiligt sich an der
Versorgung der ISS beitragen. Wichtige Mission unter Leitung von Willy Benz,
Bestandteile der ATVs stammen aus Professor an der Universität Bern. Der
der Schweiz. Dazu gehören die Struktur Start des Satelliten ist für 2018 geplant.
des Raumschiffs (RUAG Space), der © ESA
Mikrometeoritenschutzschild (APCO
Technologies) sowie elektronische
Komponenten (Syderal). © ESA
9
Verlässliche Wetterprognosen und
Klimadaten dank Satelliten
Alex Rubli Die Begeisterung muss gross gewesen sein, immer genauer und verlässlicher werden – nicht nur
MeteoSchweiz als 1960 der Satellit TIROS 1 die ersten kurzfristig, sondern auch für mehrere Tage oder so-
Wetterbilder lieferte. Ein halbes Jahrhundert gar Wochen im Voraus.
lang hatten die Meteorologen die Theorie
der Wetterfronten entwickelt und nun
sahen die Forschenden zum ersten Mal die Satelliten helfen, den
Wolkenbänder und Tiefdruckwirbel, die ihre Klimawandel zu verstehen
Theorien bestätigten. Heute sind Satelliten
aus der modernen Meteorologie und der Satelliten leisten auch einen wichtigen Beitrag an
Klimaforschung nicht mehr wegzudenken. die Klimabeobachtung. Die Messungen, die Satel
liten seit 40 Jahren regelmässig übermitteln, helfen
In der Schweiz werden Wettersatelliten seit uns, den Klimawandel besser zu verstehen. So
1977 systematisch genutzt, als die Europäische beobachten Satelliten eine Vielzahl von verschie-
Weltraum organisation ESA ihren Satelliten denen klimarelevanten Variablen. Sie messen bei-
Meteosat 1 in die Umlaufbahn schickte. 1986 ge- spielsweise sehr genau die Zusammensetzung der
hörte die Schweiz zu den Gründungsmitgliedern Atmosphäre, die Struktur der Wolken, die Schnee-
der EUMETSAT (European Organisation for the bedeckung, die Ausdehnung der Gletscher, die
Exploitation of Meteorological Satellites), einer Bodenfeuchte oder die Höhe des Meeresspiegels.
zwischenstaatlichen Organisation für die Nutzung
meteorologischer Satelliten. Diese sorgt seither in Satellitendaten sind Teil des globalen Klimabeob-
Zusammenarbeit mit der ESA für den Betrieb der achtungssystem GCOS (Global Climate Observing
europäischen Wettersatelliten. Die Schweiz ist auch System). Verschiedene internationale Initiativen
Depositarstaat der EUMETSAT-Konvention. arbeiten mit Beteiligung von Schweizer Institutio-
nen daran, aus Satellitendaten umfassende Daten
sätze zu entwickeln. MeteoSchweiz leitet beispiels-
Satelliten machen unser Leben sicherer weise für die Klimabeobachtungsinitiative von
EUMETSAT lange Zeitreihen der Sonnenstrahlung
Heutzutage treffen die Satellitenbilder in den her. Im Auftrag der Climate Change Initiative der
Wetterzentralen im Fünfzehnminutentakt ein. Sie ESA werten EMPA, ETH und Universität Zürich
ermöglichen den Meteorologinnen und Meteo Daten zu Treibhausgasen, Wolken und Gletschern
rologen einen genauen Überblick über die Wetter- aus.
lage. Besonders bei Wetterprognosen und kurzfristi-
gen Wetterwarnungen sind sie ein unentbehrliches Satellitendaten ermöglichen aber auch Dienstleis-
Hilfsmittel. Mit Satellitenbildern lässt sich die genaue tungen, die allen direkt zu Gute kommen. Dazu
Position von Wetterfronten bestimmen. Die Daten gehört der interaktive Solaratlas der Schweiz, den
geben Auskunft über die Struktur der Wolkendecke MeteoSchweiz zusammen mit swisstopo, dem
und verraten eingelagerte Gewitter. Dank Satelliten- Bundesamt für Energie BFE und Meteotest um
daten kennen die Meteorologen Temperatur und setzte. Auf www.sonnendach.ch können alle Inte-
Obergrenze der Wolken und können zum Beispiel ressierten nicht nur nachfragen, ob sich das eigene
Piloten warnen, wenn den Flugzeugen Gefahr durch Hausdach für die Nutzung von Solarenergie eignet,
Vereisung droht. Bildet sich Nebel oder löst er sich sondern auch wieviel Strom und Wärme produziert
auf? Bilden sich Lücken in der Wolkendecke und werden könnten.
werden unter dem klaren Winterhimmel die Strassen
rutschig? Auch zur Beantwortung dieser Fragen
nutzen die Meteorologen die Satellitendaten.
Die Wettersatelliten werden immer leistungsfähiger
und parallel dazu werden numerische Wetter
modelle weiter entwickelt. Letztere sind heute die
wichtigste Grundlage für die Wettervorhersage.
Täglich werden diese Wettermodelle mit Millionen
von Satellitendaten gefüttert. Die Wettersatelliten
sind also mit ein Grund dafür, dass die Prognosen
10MSG Satellitenbild der Nordhalbkugel mit Wettersystemen © EUMETSAT
Wirtschaftlicher und sozialer Nutzen
Satellitendaten machen Wettervorhersagen deutlich verlässlicher gegenüber
Prognosen, die «nur» mit herkömmlichen Beobachtungen erstellt werden.
Allein die EPS-SG (EUMETSAT Polar Systems – Second Generation)-Satelliten
werden in Europa Einsparungen von bis zu 63 Milliarden Euro generieren. Die
gemeinsam von ESA und EUMETSAT entwickelten Satelliten werden zwischen
2021 und 2042 Wetterdaten aus einer polaren Umlaufbahn liefern. Dank der
Daten können die Meteorologen zum Beispiel die Bevölkerung und die Land-
wirtschaft früher vor Unwettern warnen. So können die Betroffenen Vorkeh-
rungen treffen, um allfällige Schäden an Häusern und Kulturen sowie Ernte-
ausfälle zu vermindern oder es können gar Menschenleben gerettet werden.
Aber auch die Wirtschaft profitiert von verlässlicheren Wetterprognosen. In
der Luftfahrt beispielsweise werden dank der Prognosen grosse Einsparungen
erzielt, beispielsweise durch weniger Verspätungen oder Treibstoffverbrauch.
Ausschnitt aus dem Solaratlas
(Quelle: http://www.bfe-gis.admin.ch/sonnendach)
© BFE, swisstopo, MeteoSchweiz
11Sicherer landen dank des Satelliten
navigationssystem EGNOS
skyguide Die Satellitennavigation beeinflusst bereits Wie funktioniert EGNOS?
heute die Flugverfahren und wird dies in
den nächsten Jahren noch stärker tun. Das EGNOS setzt sich zusammen aus drei geostatio-
Potenzial neuer Navigationstechnologien wie nären Satelliten, die „fest“ über einem Punkt des
EGNOS (European Geostationary Navigation Äquators stehen und immer in die gleiche Region
Overlay Service) liegt vor allem in der höhe- Signale ausstrahlen, sowie einem Netzwerk aus
ren Positionsgenauigkeit. Damit lassen sich Bodenstationen. Das System korrigiert laufend die
Flugzeuge und Helikopter sicherer landen GPS-Signale und übermittelt die Korrekturen sofort
und der Flugverkehr effizienter abwickeln. an die EGNOS-Empfänger. EGNOS erhöht also die
Der Kerosinverbrauch, Schadstoffausstoss Genauigkeit des GPS-Signals, so dass Flug zeuge
und die Lärmemissionen verringern sich und Helikopter auch in engen Tälern und beim
und nicht zuletzt auch die Kosten der Landen exakt gesteuert werden können.
Flughafenbetreiber.
EGNOS ist ein gemeinsames Projekt von ESA, EU
Das europäische Satellitennavigationssystem und der europäischen Flugsicherung Eurocontrol,
EGNOS ergänzt die Navigationssignale des ameri- die gemeinsam als European Tripartite Group
kanischen GPS-Systems. Die Navigation wird damit (ETP) das Projekt vorbereiteten. Es gilt als Einstieg
genauer und zuverlässiger, so dass Flugzeuge und Europas in die Satellitennavigation und als Vor
Helikopter speziell beim Landeanflug mit schlechter läufer und zukünftige Ergänzung des europäischen
Sicht nicht mehr auf das Instrumentenlandesystem Satellitennavigationssystems Galileo. Dieses soll
angewiesen sind. Die Leistungsfähigkeit des Satelli- ab 2020 in Vollbetrieb sein und mit 30 Satelliten
tensystems und die entsprechende Ausrüstung er- den gesamten Globus abdecken. Die Firma Euro-
lauben es den Piloten, bei der Landung von Beginn pean Satellite Service Provider SAS (ESSP) mit Sitz
des Sinkflugs bis zum Aufsetzen auf dem Rollfeld in Toulouse (F) betreibt und vermarktet EGNOS im
einem dreidimensionalen Pfad zu folgen. Auftrag der EU.
Eine nationale Plattform koordiniert die Projekte
Schrittweise Einführung seit 2008 und schafft die Rahmenbedingungen
für ihre Umsetzung. Neben skyguide gehören zu
EGNOS wird auf allen Flughäfen in der Schweiz und dieser Plattform unter anderem das Bundesamt für
den Helikopterbasen der Schweizerischen Rettungs- Zivilluftfahrt BAZL, die Schweizer Luftwaffe, die
flugwacht Rega schrittweise eingeführt. Jedes neue internationalen Flughäfen Zürich und Genf, Regio-
Verfahren ist individuell auf die Bedürfnisse der ein- nalflugplätze, die Rega und die Fluggesellschaften
zelnen Flugplätze und jeweiligen Luftraumbenutzer Swiss und Easyjet.
zugeschnitten. Dadurch können die Betreiber nicht
nur Sicherheit und Kapazität erhöhen, sondern auch
die Kosten für die technische Infrastruktur für die
Landeanflüge am Boden reduzieren.
«Das System EGNOS ist für uns ein gewaltiger Fortschritt»,
sagt Heinz Leibundgut, Chefpilot der Rega. «Dank EGNOS
können wir in schwierigem Gelände auch bei schlechter Sicht
oder Nachteinsätzen deutlich besser navigieren. Gerade in der
Schweiz ist dies ein unschätzbarer Vorteil. EGNOS erlaubt es der
Rega, öfters auch bei schwierigem Wetter auszurücken - mit
erhöhter Sicherheit für Piloten und Passagiere und zum Nutzen
der somit rascher Geretteten.»
Dank EGNOS konnte die Rega den ersten Präzisionsanflug
für Helikopter in Europa realisieren. © Rega
121
2 2 2 2 2
2
3 4 3
Verfahren basierend auf GPS und EGNOS
1 European Geostationary Navigation Overlay Service EGNOS
2 Global Positionig System GPS
3 Referenzstationen
4 Master-Kontrollstationen
© skyguide
Die Rolle von skyguide
Skyguide ist seit Anbeginn Mitglied der EGNOS-
Betreiber und -Infrastruktur-Gruppe (EGNOS
Operations and Infrastructure Group, EOIG). Die
Gruppe versorgte die ESA und deren Mitglied
staaten mit dem nötigen spezifischen Fachwissen
und beriet sie in technischen und operationellen
Fragen der Flugsicherheit, damit sie ein Satelliten-
system entwickeln konnten, das höchsten Ansprü-
chen für einen sicheren und effizienten Flugbetrieb
genügt. Zusammen mit den nationalen Flug
sicherheitsbehörden in Deutschland, Frankreich,
Grossbritannien, Italien, Portugal und Spanien ist Skyguide ist die schweizerische Flugsicherungsbehörde. Sie
skyguide Teilhaberin der ESSP. ist zuständig für die sichere, flüssige und wirtschaftliche
Abwicklung des zivilen und militärischen Flugverkehrs im
schweizerischen und in Teilen des angrenzenden Luftraums,
die an skyguide delegiert sind. Neben den Überflügen kontrol-
liert skyguide auch den Flugverkehr der beiden grossen inter-
nationalen Flughäfen Genf und Zürich sowie der 12 regionalen
Flughäfen in der Schweiz.
13Dank Satellitendaten und Schweizer
Knowhow höhere Erträge und
weniger Risiko beim Reisanbau
Michael Anthony Asien ist die Reisschale der Welt: 90 Pro- jekt, einer Public Private Partnership, arbeiten seit
sarmap SA zent des Reises der Welt wird auf dem 2013 Privatwirtschaft, Forschung und Regierungs-
asiatischen Kontinent angebaut, wo das stellen über die Landesgrenzen hinweg eng zusam-
Grundnahrungsmittel auch zwei bis drei men. Sie nutzen die Fernerkundung via Satelliten
Mal täglich auf den Tisch kommt. Zu oft dazu, Ernteprognosen zu erstellen und Informatio-
aber bleibt die Reissschüssel leer; regel- nen für die Ernteausfallversicherung zur Verfügung
mässig beeinträchtigen Dürre oder Über- zu stellen. An RIICE beteiligt sind aus der Schweiz
schwemmungen die Reisernte. Seit 2015 die Direktion für Entwicklung und Zusammenarbeit
helfen Satelliten dabei, die Gefahr frühzeitig DEZA und das Tessiner Technologieunternehmen
zu erkennen und sie messen das Ausmass sarmap. Dazu kommen das IRRI, der deutsche Ver-
von Überschwemmungen. Damit tragen sicherungskonzern Allianz und die deutsche Gesell-
sie wesentlich zur Ernährungssicherheit schaft für internationale Zusammenarbeit GIZ. Ziel
bei und helfen gleichzeitig mit, dass die ist, alle Reisanbauflächen in Asien zu kartographie-
Reisbauern bei Ernteausfällen rascher ent ren und die erwartete sowie tatsächliche Ernte zu
schädigt werden können. bestimmen.
Das Projekt RIICE Satelliten erhöhen Ernährungssicherheit
und ermöglichen rasche Hilfe vor Ort
Die Satelliten erfassen die Reisanbaufläche in Asien
und machen es möglich, mit einer Genauigkeit von Die Satellitendaten tragen ganz direkt zu
bis zu 90 Prozent den Ertrag im Voraus zu schät- Ernährungssicherheit und Armutsbekämpfung bei.
zen. Die verarbeiteten Satellitendaten fliessen dafür RIICE kann dank der Daten nicht nur Ernteausfälle
in ein Modell für das Reispflanzenwachstum – ent- verkleinern oder gar verhindern, sondern auch ganz
wickelt vom philippinischen Reisforschungsunter- konkret mithelfen, dass Hilfe nach Naturereignissen
nehmen (International Rice Research Institute, IRRI). rascher vor Ort ist und betroffene Reisbauern ra-
Der Sentinel-1A-Satellit der Europäischen Weltrau- scher Entschädigungen erhalten. Die Radarsensoren
morganisation ESA schickt alle 12 Tage Aufnahmen der Sentinel-Satelliten können Schäden jederzeit
der Reisfelder zur Erde. Anhand der Daten lässt sich und unmittelbar feststellen. Sie sind nicht wetterab-
einerseits das Pflanzenwachstum genau verfolgen hängig und durchdringen auch jede Wolkendecke.
und andererseits lassen sich auch Unwetterschäden Welchen Nutzen die Satellitendaten bringen, zeigte
ermitteln. sich zum Beispiel im November 2015, als ein Taifun
weite Teile im südindischen Bundesstaat Tamil Nadu
Das technische Knowhow stammt aus der Schweiz, verwüstete. Dank der Satellitenbilder konnten sich
wo auch alle Satellitendaten verarbeitet werden, die Behörden rasch ein Bild über das Ausmass der
bevor regierungsnahe Forschungsinstitute der Verwüstungen machen und Hilfsgüter in die betrof-
Partner
länder die Auswertung nach und nach fene Gegend schicken.
selber übernehmen – im Rahmen des Projekts RIICE
(Remote Sensing-based Information and Insurance Nicht nur bei der Nothilfe kommt die Satellitentech-
for Crops in Emerging Economies). In diesem Pro- nologie zum Einsatz. Sie schafft auch Grundlagen
für landwirtschaftliche Versicherungen, um Ernte-
ausfall und erlittenen Schaden rasch und effizient zu
Sentinel-1A berechnen. Davon profitieren die Bauern, die so ihre
Der 2,3 Tonnen schwere Satellit Sentinal-1A verfügt über ein Radarauge, das Entschädigungen frühzeitig erhalten und wieder
unabhängig von Wetter und Wolken jederzeit, rund um die Uhr, Bilder der in neues Saatgut investieren können – ohne einen
Erdoberfläche mit einer Auflösung von fünf mal fünf Metern liefern kann. Er neuen Kredit aufnehmen und sich neu verschulden
umrundet die Erde in 693 Kilometer Höhe mit einer Geschwindigkeit von rund zu müssen.
sieben Kilometern pro Sekunde (also rund 25‘000 Kilometer pro Stunde). Seit
Oktober 2014 sendet Sentinel-1A Bilder zur Erde. Er wurde von der ESA entwi-
ckelt und wird im Rahmen des Copernicus-Programms von der EU betrieben.
14Der ESA-Satellit Sentinel-1A © ESA
Copernicus: Globale Beobachtung für Umwelt
und Sicherheit
Copernicus ist das Erdbeobachtungsprogramm
17-SEP-2015_26-SEP2015 der EU. Basierend auf boden-, luft- und satelliten-
27-SEP-2015_06-OCT-2015
gestützten Beobachtungen stellt es Geoinformati-
07-OCT-2015_16-OCT-2015
17-OCT-2015_26-OCT-2015 onsdienste für Umweltbeobachtung und Sicher-
27-OCT-2015_05-NOV-2015 heit zur Verfügung. Die Beobachtungen aus dem
06-NOV-2015_15-NOV-2015
Weltraum erfolgen vor allem mit den spezifisch
16-NOV-2015_25-NOV-2015
26-NOV-2015_05-DEC-2015 für Copernicus entwickelten Sentinel-Satelliten.
06-DEC-2015_15-DEC-2015 Hauptsächliche Nutzerinnen und Nutzer der
Die Aufnahme markiert den Beginn Informationsdienste sind europäische, nationale
der Reissaison im November 2015 in und regionale Behörden, aber auch Wirtschaft
Kambodscha und zeigt gemäss der bei und Forschung. Die Copernicus-Dienste unter-
gefügten Tabelle, zu welchem Zeitpunkt
stützen eine breite Palette von Anwendungen
die Reisfelder bestellt wurden.
© Copernicus data (2015)
in den Bereichen Landnutzung, Meeresumwelt,
Hintergrundkarte ©OpenStreetMap contributors Atmosphäre, Katastrophen- und Krisenmanage-
ment, Klimawandel und Sicherheit.
Dieses Bild, das sich aus verschiedenen
Aufnahmen von Kambodscha während Die Initiative zu Copernicus wurde 1998 ge-
der Erntesaison 2015 zusammensetzt, gibt meinsam von der EU und der ESA lanciert. Die
- farblich kodiert – die Unterschiede der
Schweiz hat sich seither im Rahmen von diver-
Erdoberfläche wieder: Dunkelblau steht für
sen EU- und ESA-Programmen an der Entwick-
Gewässer, Weiss für Siedlungen und Infra-
struktur, Grünschattierungen sind Wald- lung der Satelliten und der Informationsdienste
flächen unterschiedlicher Art und Dichte beteiligt. 2014 startete die EU das operationelle
und hellblau bis violett zeigt Agrarland Betriebsprogramm, wobei wesentliche Teile der
während unterschiedlicher Anbauphasen. Durchführung an bestehende Organisationen
© Copernicus data (2015)
Hintergrundkarte ©OpenStreetMap contributors delegiert wurden, an denen die Schweiz beteiligt
ist wie ESA, EUMETSAT, Europäische Umwelt
agentur oder FRONTEX.
15Naturgefahren früh erkennen
dank Satellitenradar
Urs Wegmüller Satelliten überwachen seit über 20 Jahren Zuverlässige Daten im Millimeterbereich
Gamma Remote Gletscher, Hänge und Felswände, aber
Sensing AG auch die Infrastruktur (Bahnlinien, Mit den Radarwellen lassen sich Topographie und
Dämme, Gebäude) im Alpenraum mittels Geländebewegungen zuverlässig bestimmen. Das
Satellitenradarinterferometrie. Die Methode Satellitenradarsystem erfasst in regelmässigem Ab-
ermöglicht es, Naturgefahren früh zu stand Daten des überwachten Gebiets – bei fast
erkennen, das Gefahrenpotenzial auf dem jedem Wetter und in guter Qualität. Dabei lassen
neusten Stand zu halten sowie ein Inventar sich bereits minimale Verschiebungen von einigen
der drohenden Gefahren zu erstellen und Millimetern oder Zentimetern erkennen. Von 2002
laufend zu aktualisieren. bis 2012 nutzte die Schweiz den ESA-Umweltsatel-
liten ENVISAT; 2014 nahm der Sentinel-1A-Satellit
Die Radarinterferometrie eröffnete ganz neue Mög- seinen Betrieb auf.
lichkeiten für das Erstellen von Gefahren- und Be-
wegungskarten bei Naturereignissen wie Vulkan Mit geringem Aufwand lassen sich frühere Gelände-
ausbrüchen, Erdbeben, Hangrutschen, in stabilen bewegungen genau rekonstruieren: Man vergleicht
Felsen, Veränderungen des Permafrosts und Glet- mehrere zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenom-
scherabbrüchen, oder von Geländebewegungen, mene Radarbilder miteinander. Die neue Satelliten-
die von Menschen verursacht werden. Dazu gehören generation erfasst sogar Echtzeit-Bewegungen. So
zum Beispiel Geländeveränderungen im Bergbau bei ermöglichen die über Jahre gesammelten Daten eine
der Erdöl- und Erdgasgewinnung, bei der Entnahme Bestandesaufnahme der Gefahrenmöglichkeiten;
von Grundwasser oder beim Bauen. mit den aktuellen Daten wird das Gefahrenpotential
aktualisiert. Für eine zeitnahe lokale Überwachung
kommen auch bodengestützte Interferometrie-Sen-
-5mm/year 0 +5mm/year
soren zum Einsatz. Sie können Messungen im Minu-
tentakt durchführen, so dass sie auch als Teil eines
Frühwarnsystems dienen können.
Einsatz im Gebiet der Chli Windgällen
In einem Pilotversuch führten wir im Urner Reusstal
zwischen Sisikon und Wassen satellitengestützte
Verschiebungsmessungen insbesondere im Gebiet
der Chli Windgällen durch. Dank umfangreichem
Datenmaterial aus einer 20-jährigen Messreihe von
zwei ERS- und ENVISAT-Satelliten war es möglich
retrospektive Messdaten zu generieren und geolo-
gisch zu interpretieren. So konnten, ohne vorgängig
Messpunkte zu setzen, die Geländebewegungen mit
einer Messgenauigkeit für lineare Bewegungen von
etwa 1 mm/Jahr und einer räumlichen Auflösung
von rund 20 m erfasst werden. Auftraggeberin
waren die SBB, die die Ergebnisse für ihr Überwa-
Mittlere Verschiebungsrate chungskonzept auf der Nord-Süd-Achse nutzt.
für das Urner Reusstal
zwischen 2003 und 2010
– erstellt aufgrund von
In der Schweiz wird die Methode zudem im alpinen
ENVISAT-Daten. Beobach- Raum für die Kartierung von Hangrutsch ungen
tet werden signifikante und Felsinstabilitäten eingesetzt. Im Auftrag des
Bewegungen insbesondere Bundesamtes für Umwelt BAFU werteten wir gross-
im Gebiet der Windgällen flächig die Daten verschiedener Radarsatelliten aus.
(blauer Kreis), oberhalb von Das BAFU nutzte die Daten anschliessend, um
Silenen. ENVISAT data copyright
ESA, SAR/InSAR Processing Gamma
Gefahrenkarten mit verschiedenen Gefahrenstufen
Remote Sensing AG zu erstellen.
16Der Umweltsatellit ENVISAT der ESA.
In Betrieb von 2002 bis 2012 © ESA
Satellitenradarinterferometrie
Bei dieser Methode senden Satelliten Radarwellen zur Erdoberfläche, die dort
reflektiert werden. Dies erlaubt sehr präzise Distanzmessungen zwischen
Satellit und Erdoberfläche. Befindet sich ein Hang in Bewegung, so verändert
sich die Distanz zwischen Satellit und Erdoberfläche von einer Messperiode
zur nächsten. Die interferometrische Auswertmethode erfasst solche Distanz
unterschiede mit hoher Genauigkeit und erstellt eine Karte davon.
Die Methode bietet neue Überwachungsmöglichkeiten in unbewohnten
Gegenden, wo keine anderen Messnetze bestehen. Die Radarinterferometrie
ist deshalb unter anderem gut geeignet für Hänge, die bisher durch Perma
frost stabilisiert wurden, durch den Klimawandel nun aber auftauen und in
Bewegung geraten.
17Raumfahrt ist Alltag und Wirtschaftsmotor
für den Werkplatz Schweiz
Peter Guggenbach Schweizer Unternehmen sind in der Raum- Raumfahrt für den Alltag
Präsident der Schweizer fahrt ganz vorne mit dabei. Ohne Spitzen-
Raumfahrt Industrie technologie aus der Schweiz kommt kaum Die Raumfahrt ist Bestandteil unseres Lebens, ohne
(SSIG) eine Weltraummission aus. Davon profitiert dass wir es richtig bemerken: Ob wir fernsehen, tele-
neben dem Forschungs- und Bildungs fonieren, E-Mails senden oder mit GPS Auto fahren,
Raoul Keller standort auch der Werkplatz Schweiz. immer nutzen wir Entwicklungen der Raumfahrt. In
Geschäftsführer der Die Raumfahrt schafft hochwertige und den letzten zwei Jahren waren es über 270 Anwen-
Schweizer Raumfahrt nachhaltige Arbeitsplätze in der Schweiz, dungen, die – entwickelt im Rahmen von Program-
Industrie (SSIG) sichert den Transfer von Knowhow und för- men der Europäischen Weltraumorganisation ESA
dert Entwicklungen und Anwendungen in – den Weg in andere Bereiche fanden. So helfen
anderen Industriebereichen. Erdbeobachtungssatelliten dabei, die komplexen Zu-
sammenhänge der Ökosysteme im globalen Mass-
Die Weltraumindustrie der Schweiz ist eine stra- stab zu verstehen, unsere Umwelt zu überwachen
tegisch wichtige Wachstumsbranche. Sie erhält und natürliche Ressourcen effizienter einzusetzen
hochwertige Aufträge und entwickelt zum Beispiel (siehe Seite 14). Präzise Wettervorhersagen sind
Nutzlastverkleidungen für Trägerraketen, Strukturen ohne Satellitendaten undenkbar (siehe Seite 10).
für Satelliten, Präzisionsmechanismen, Bordelektro-
nik, Weltraumtransponder, Triebwerkskomponen- Und nicht zuletzt ist die Raumfahrt auch wirtschaft-
ten, neue Werkstoffe, Messtechnik oder wissen- lich rentabel. Die Schweiz steuerte zum Beispiel
schaftliche und medizinische Instrumente. Häufig 3 Prozent bei an die Kosten der ESA/EUMETSAT-
lassen sich dafür auch profitable Anwendungen Wetter satellitenprogramme. Damit erwarb sie das
für den Alltag auf der Erde finden. Die Aktivitäten Recht, alle Funktionen der teilweise in der Schweiz
im Weltraum prägen auch unsere Kommunikation, gebauten Satelliten zu nutzen. Der Gesamtnut-
Infrastruktur und Mobilität auf der Erde. zen in den nächsten 20 Jahren wird auf das 15- bis
60-fache der 3 Milliarden Euro geschätzt, die in das
Satellitenprogramm investiert werden. Die Schweiz
nutzt die Satellitendaten insbesondere, um Bevölke-
rung und Infrastruktur vor Erdrutschen und wetter-
bedingten Gefahren zu schützen (siehe Seite 16).
Das Copernicus-Programm der Europäischen Kom-
mission stellt Satellitendaten für den Schutz der
Umwelt und die zivile Sicherheit weltweit zur Ver-
PulsEar - der Ohrhörer, der fügung. Die Schweiz produziert nicht nur wichtige
den Puls misst © CSEM Teile für die Satelliten, sondern nutzt auch deren
Daten, beispielsweise für Forschungen auf dem Ge-
biet des Klimawandels (siehe Seite 15).
Das «PulsEar» des Centre Suisse d’Electronique et
de Microtechnique CSEM zur Messung der Herz-
frequenz ist ein weiteres Beispiel. Der Sensor ist in
einem handelsüblichen Kopfhörer integriert und der
Puls wird in Echtzeit auf einem iPhone angezeigt.
Die «PulsEar»-Technologie wurde ursprünglich für
die ESA entwickelt, um menschliches Verhalten
während Langzeitmissionen im Weltraum zu beo
bachten.
18Die von RUAG Space gebaute Struktur des europäischen Raumfahrzeugs IXV
(Intermediate eXperimental Vehicle) auf dem mechanischen Bodensystem
von APCO Technologies © ESA
Hochspezialisierte Arbeitsplätze
Die Raumfahrtprogramme der ESA schaffen in der
Schweiz Arbeitsplätze für hoch qualifizierte Mit-
arbeitende. Gleichzeitig fördern sie den Wissens
austausch und die Zusammenarbeit zwischen
Forschung und Industrie. Neben Hochschul
absolventinnen und –absolventen beschäftigt die
Raumfahrtindustrie Fachleute aus den unterschied-
lichsten Bereichen. Sie bringen Fachwissen mit
aus Elektronik, Optik, Präzisionsmechanik, Aero-
und Thermodynamik, Computerwissenschaften,
Materialwissenschaften oder 3D-Druckverfahren.
Insgesamt beschäftigen die 21 Unternehmen der
Swiss Space Industries Group SSIG gut 900 Ar-
beitnehmerinnen und Arbeitnehmer, die direkt mit
Raumfahrttechnologie zu tun haben. Der Jahresum- Schweizer Bordelektronik: Massenspeicher und Formatierungseinheit von
satz liegt bei 270 Millionen CHF. Indirekt aber ar- Syderal SA für die ESA-Mission EarthCARE © Syderal
beiten in der Schweiz mehrere tausend Personen
im Dienste der Raumfahrt – beispielsweise Mitar-
beitende von Firmen der Maschinen-, Elektro- und
Metallindustrie, die wichtige Komponenten für die
Raumfahrtindustrie liefern.
19Kein Ariane-Start ohne Schweizer Hightech
Hendrik Thielemann Auf jedem Flug einer europäischen Träger letzt dank der Schweizer Technologie sehr erfolg-
RUAG rakete ist die Schweiz mit dabei: Unter reich: Die Ariane bringt weltweit etwa die Hälfte
anderem mit einer Nutzlastverkleidung. der gros sen kommerziellen Telekommunikations
Sie schützt die Nutzlast an der Spitze der satelliten ins All.
Rakete und stellt sicher, dass die Satelliten
die Erdatmosphäre sicher durchqueren. Die
Hülle dämpft den Startlärm, schützt vor Partnerin der ersten Stunde
Hitze und hält Schmutz fern.
Die Schweiz ist Partnerin der ersten Stunde im
Nur etwa dreieinhalb Minuten dauert der Flug ei- Ariane- Programm. Schon beim ersten Start am
ner Ariane-Rakete, bis sie die Erdatmosphäre in 24. Dezember 1979 schützte eine Nutzlastverklei-
rund 120 Kilometern Höhe verlässt. Aber in diesen dung der heutigen RUAG Space den Satelliten. Seit
dreieinhalb Minuten muss die Rakete einiges aus- 2012 verfügt Europa neben der Ariane über eine
halten: Der Lärm der Triebwerke ist so laut, dass ein zweite Trägerrakete, die Vega, die ebenfalls mit
Mensch in unmittelbarer Nähe ihn nicht überleben einer Schweizer Nutzlastverkleidung ausgerüstet
könnte. Die hohe Fluggeschwindigkeit verursacht ist. Während die knapp 60 Meter hohe Ariane 5
enorme aerodynamische Lasten und die Aussen- als «Schwertransporter» zwei grosse Telekommu-
haut der Rakete heizt sich auf bis zu 700 Grad auf. nikationssatelliten mit einem Gesamtgewicht von
Das alles wäre viel zu viel für die empfindlichen zehn Tonnen und mehr in eine geostationäre Um-
Satelliten, die an der Spitze der Rakete ins Weltall laufbahn befördern kann, bringt die rund 30 Meter
reisen – wäre da nicht ein spezieller Schutz aus der hohe Vega kleine bis mittelgrosse Nutzlasten in
Schweiz: Die Nutzlastverkleidung, eine aerodyna- erdnahe Umlaufbahnen. Damit ist sie besonders
misch geformte 17 Meter grosse Haube, die ganz geeignet, Satelliten für Erdbeobachtung, Meteoro-
vorne auf der Rakete die unter ihr eingekapselten logie und Wissenschaft zu transportieren.
Satelliten zuverlässig schützt.
Inwischen können die Ingenieure von RUAG Space
Das Schweizer Raumfahrtunternehmen RUAG auf mehr als 250 erfolgreiche Flüge zurückblicken.
Space ist Weltmarktführer, wenn es darum geht, Diese Zuverlässigkeit ist in der weltweit führenden
die ersten drei Minuten nach dem Start an der Raumfahrtnation USA ebenfalls gefragt. Auch dort
Raketenspitze zuverlässig zu bewältigen. RUAG setzt man inzwischen auf die Schweizer Technolo-
Start einer Ariane-5- Space liefert die Nutzlastverkleidungen für die gie. Die derzeit wichtigste amerikanische Rakete
Rakete am 18, Juni 2016 europäischen Trägerraketen Ariane und Vega und für den Transport grosser Satelliten ins All, die
auf dem europäischen leistet damit einen massgeblichen Beitrag zum Atlas-V, fliegt seit 2003 mit einer Schweizer Kohle
Weltraumbahnhof in
Raketenprogramm, das Europa einen eigenen, faser-Haube. Derzeit entwickelt man bei RUAG
Französich-Guayana mit
unabhängigen Zugang zum Weltraum sichert. Space bereits die Nutzlastverkleidungen für die
zwei Satelliten an Bord.
Die Spitze schützt eine Auch kommerziell ist die Ariane-Rakete, nicht zu- nächste Raketengenerationen Ariane 6 in Europa
Nutzlastverkleidung der und Vulcan in den USA.
RUAG © ESA
20Die Nutzlastverkleidung für eine Vega-Rakete wird bei RUAG
Space in Zürich für den Transport verpackt © RUAG
Das Ariane-Programm
Das Programm zur Entwicklung und zum Bau von europäischen Träger
raketen wurde 1973 ins Leben gerufen. Hauptziel war, Europa einen unab-
hängigen Zugang zum Weltraum zu verschaffen und damit die Abhängigkeit
von anderen Raumfahrtnationen zu verringern. Seither hat die Europäische
Weltraumorganisation ESA fünf Generationen der Ariane-Rakete entwickelt
- mit der sechsten wurde 2014 begonnen – und den Bau des europäischen
Weltraumbahnhofs in Kourou (Französisch-Guayana) unterstützt.
Dank der stets verbesserten Leistungsfähigkeit und der hohen Zuverlässigkeit
werden heute die meisten kommerziellen Satelliten mit Ariane-Raketen
gestartet. Für die Versorgung der Internationalen Raumstation ISS spielte die
Ariane ebenfalls eine wichtige Rolle: Die Rakete schickte die fünf ESA-Raum-
transporter ATV (Automated Transfer Vehicle) ins All, die zwischen 2008 und
2014 Vorräte und Experimente zur ISS brachten (siehe Seite 30).
21Schweizer Atomuhren machen
unser «Navi» genauer
Pascal Rochat Das «Navi» (Navigationsgerät) ist aus Atomuhren «Made in Switzerland».
Spectratime unserem Alltag nicht mehr wegzudenken.
Ob beim Wandern oder Autofahren, Die Atomuhren entsprechen kaum unserer Vor-
in der Landesvermessung oder in der stellung einer herkömmlichen Uhr mit Zifferblatt
Landwirtschaft, bei der Verkehrsführung und Zeiger. Auch sie benötigen zwar einen Takt-
zu Wasser, zu Lande oder in der Luft: geber, aber es handelt sich nicht um ein Pendel,
Satellitenbasierte Navigationssysteme sind sondern um die Veränderung des Energiezustands
das A und O für die Positionsbestimmung eines Atoms. Für das europäische Satellitennaviga-
und Navigation. Wir erwarten dabei ganz tionssystem Galileo entwickelte die Firma Spectra
selbstverständlich eine Genauigkeit von time in Neuenburg zwei verschiedene Uhrenty-
wenigen Metern oder sogar Zentimetern. pen. Sie basieren auf Rubidium- beziehungsweise
Wasserstoffatomen. Letztere gelten als präziseste
Für so genaue Daten brauchen Satelliten- Atomuhren im Weltall und gehen in drei Millionen
Navigationssysteme exakt synchronisierte, sta- Jahren nur eine Sekunde vor- oder nach. Sollte eine
bile und hochpräzise Atomuhren. Das Signal der der Uhren ausfallen, steht als Back-up in jedem
Navigations satelliten wird zusammen mit einem Satelliten ein zweites Exemplar zur Verfügung. Die
«Zeitstempel» der Atomuhren zur genauen Satelliten funken die «Zeit» zusammen mit ihrer
Positionsbestimmung genutzt. Weil sich die von Position zur Erde. Ein entsprechender Empfänger
den Satelliten ausgestrahlten Signale mit Licht kann dann aus der Laufzeit des Signals seinen
geschwindigkeit (300‘000 km/sec) ausbreiten, wir- Standort genau berechnen. Das Prinzip beruht auf
ken sich bereits kleinste Zeitfehler auf die Positions der Signalübertragung von mindestens vier Satelli-
genauigkeit aus. Wenn eine Atomuhr in einem ten, die auf einen Milliardstel einer Sekunde genau
Satelliten nur um eine Nanosekunde (1 Milliardstel miteinander synchronisiert werden.
Sekunde) «falsch» geht, macht das eine Abwei-
chung von 30 cm aus. Neben der Navigation sind Atomuhren im Welt-
raum auch im Einsatz für Telekommunikation,
Die Uhren müssen auch etwas aushalten können: Radioastronomie oder für die Messung physikali-
Beim Raketenstart und im Moment, wo sich die scher Effekte an der Grenze der Messbarkeit. Doch
Satelliten von der Rakete lösen, werden sie durch- auch viele alltägliche Anwendungen auf der Erde
geschüttelt. Und auf ihrem Weg ins und durchs All brauchen hochpräzise Zeitsignale aus dem Welt-
sind die Atomuhren hohen Temperaturschwan- raum, wie sie uns Atomuhren dank ihrer Genauig
kungen ausgesetzt. Einmal im All können sie nicht keit rund um den Globus liefern. Dies beginnt
Atomuhr der Neuenburger mehr gewartet werden. bereits beim Festlegen der koordinierten Weltzeit
Firma Spectratime mit
(Universal Time Coordinated, UTC). Ohne solche
einem Innengehäuse der
Aargauer Firma Argotec.
Taktgeber können Kommunikationsnetzwerke
© Spectratime nicht synchronisiert werden, was dazu führen
kann, dass Stromnetze in Spitzenzeiten zusammen-
brechen oder die Kommunikation per Mobiltelefon
und Internet unzuverlässiger und langsamer wird.
Auch das Bezahlen mit Karte beim täglichen Ein-
kauf oder der elektronische Handel von Wertpapie-
ren sind ohne Atomuhren und Satellitensignale aus
dem Weltraum nicht mehr denkbar.
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