Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

Labordemonstrator eines diodengepumpten Alexandrit-Lasers für klimarelevante Messungen in großer Höhe der Atmosphäre.
Labordemonstrator eines diodengepumpten Alexandrit-Lasers für klimarelevante Messungen in großer Höhe der Atmosphäre.

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT entwickelt im Projekt »ALISE« satellitengestützte Laserstrahlquellen für die Klimaforschung.

Das Projekt »ALISE« (Diode-pumped Alexandrite Laser Instrument for next generation Satellite-based Earth observation) des Fraunhofer ILT startete im August 2016. Bis zum Abschluss im Juli 2018 werden in Zusammenarbeit mit dem Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik (IAP) und Airbus Defence & Space die technische Machbarkeit und die Einsatzmöglichkeiten eines neuartigen Lasersystems zur satellitengestützten Beobachtung des Weltklimas untersucht.

Der Kampf gegen den globalen Klimawandel stellt eine der größten Herausforderungen der kommenden Jahrzehnte dar. Um wirksame Maßnahmen gegen die voranschreitende Erderwärmung zu entwickeln, sind Klimamodelle erforderlich, die Zusammenhänge in der Atmosphäre zuverlässig abbilden. In großer Höhe, der Mesosphäre, wo entscheidende Prozesse für die globale Luftzirkulation ablaufen, ist die Datenlage jedoch aktuell unzureichend. Für die Messung von Temperatur und Windgeschwindigkeit in dieser Höhe setzen Klimaforscher auf das moderne Resonanz-Lidar-Verfahren. Aufgrund der Komplexität und des Gewichts werden diese Lasermesssysteme allerdings derzeit nahezu ausschließlich bodengebunden eingesetzt. Die Arbeiten in ALISE sind der erste Schritt in der Entwicklung eines satellitengestützten Beobachtungssystems, das eine zeitlich und räumlich hoch aufgelöste Messung von Wind- und Temperaturverhältnissen in der Mesosphäre ermöglicht. Die Effizienz der eingesetzten Laserstrahlquelle, eines Alexandrit-Lasers, soll durch den Einsatz von Laserdioden als Pumpquelle gesteigert werden.

Dadurch sinken auch Komplexität sowie das Gewicht der Bauteile, sodass die Anforderungen an weltraumgestützte Missionen erfüllt werden können. Um die Vorteile der Lasermesstechnik in der satellitengestützten Erdbeobachtung einsetzen zu können, bringen die Aachener Wissenschaftler ihre langjährige Erfahrung und Kompetenzen bei der Entwicklung von Laserstrahlquellen und optischen Komponenten für die Atmosphärenmessungen ein. Diese konnten sie unter anderem bereits in der deutsch-französischen Klimamission »MERLIN« und dem »CHARM-F« Projekt erfolgreich unter Beweis stellen. So hat das CHARM-F-System kürzlich auf dem deutschen Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft) des Deutschen Instituts für Luft- und Raumfahrt DLR erfolgreich seinen Jungfernflug absolviert.

Das DLR ist Träger von ALISE, das Projektbudget wird zu 100 % durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) unter der Förderkennziffer 50RP1605 zur Verfügung gestellt.