Diplomarbeit

MIRIAM (MIR Infrared OccultAtion Measurements) stellt ein Projekt aus dem Bereich des Umweltschutzes und der Raumfahrttechnologie dar, dessen Aufgabe es ist Langzeitdaten über die Erdatmosphäre von der Raumstation MIR (Bild 1) aus zu erforschen.

Bild 1: Foto der russischen Raumstation MIR

Das hier vorgestellte Projekt MIRIAM schließt den Begleitflug eines Fourier-Doppelpendelinterferometers auf der russischen Raumstation MIR ein und bietet die Möglichkeit, für die Dauer von mindestens zwei Jahren die räumliche und zeitliche Verteilung von Spurengasen in unserer Erdatmosphäre zu messen. Die Fourier-Infrarotabsorptionsspektroskopie, die sich der Sonne als Lichtquelle während des Sonnenauf- bzw. Sonnenuntergangs bedient, stellt eine der wichtigsten Methoden zur Bestimmung der Höhenverteilung von Spurengasen dar. Die Messung muß während der Dämmerung erfolgen, da nur dann gewährleistet ist, daß das Licht in den einzelnen Schichten so gebrochen wird, wie es für die Messung mit dem Laser erforderlich ist.

Diese Art der Spektroskopie wurde während der letzten zwanzig Jahre angewandt und hat sich als außerordentlich erfolgreich herausgestellt. Erste wichtige Informationen wurden mit Hilfe dieser Methode von Flugzeugen und Ballons aus gewonnen, doch handelt es sich bei den dabei ermittelten Meßdaten nur um Momentaufnahmen. Konkrete Aussagen über die Erdatmosphäre können nur getroffen werden, wenn man die gesamte Erde von außerhalb meßtechnisch analysiert. Ein orbitierendes Raumfahrzeug eröffnet die Möglichkeit, größere Höhen zu erreichen, und bietet so Meßmöglichkeiten innerhalb der gesamten Erdatmosphäre. Auf diese Weise können auch saisonale Konzentrationsunterschiede von Spurengasen sowie lokale Besonderheiten erfaßt werden.

Ziel des Projekts ist es, über längere Zeit hinweg Absorptionsspektren von Spurengasen während des jeweiligen Sonnenauf- bzw. Sonnenuntergangs aus dem Weltall zu messen. Das Experiment stellt eine Weiterentwicklung der erfolgreichen ATMOS-Experimente (Atmospheric Trace MOlecule Spectroscopy) dar, die 1985 zum ersten Mal Spurengase mit hoher Genauigkeit in der Atmosphäre gemessen haben. Während die ATMOS-Experimente nur einige Tage durchgeführt werden konnten, erstreckt sich das MIRIAM-Experiment über einen Zeitraum von zwei Jahren (1994 - 1995), wobei alle 90 Minuten ein Spektrum aufgenommen wird. Dies ermöglicht globale Trenduntersuchungen über die Veränderungen von Spurengas-konzentrationen, mit deren Hilfe Quellen und Senken aufgefunden sowie, durch die hohe Inklination der Raumstation MIR, ihre Erzeugung und ihr Transport über den größten Teil der Erde hinweg beobachtet werden können. Derartige langfristige experimentelle Daten stellen die Voraussetzung für eine erfolgreiche theoretische Behandlung von Klimamodellen dar.