Die Entscheidung der europäischen Weltraumorganisation ESA, die Satellitenmission CAIRT (die Abkürzung steht für: "changing-atmosphere infrared tomography") als eines von zwei Projektvorschlägen für die Mission Earth Explorer 11 weiterzuverfolgen, wurde gestern durch das ESA Programme Board for Earth Observation bestätigt. "Für uns bedeutet das, dass die Mission nun in die sogenannte Phase A eintritt. Unsere Planungen werden damit viel konkreter", erläutert Professor Björn-Martin Sinnhuber vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), der die wissenschaftlichen Arbeiten koordiniert. "Wird unser Vorschlag dann von der ESA ausgewählt, könnten wir in den frühen 2030er-Jahren die ersten Daten erhalten." Bis dahin könnte CAIRT im Rahmen der Mission Earth Explorer 11 in die Erdumlaufbahn starten.

Zweck von CAIRT wäre es, dringend benötigte Daten über Veränderungen in der Erdatmosphäre zu erheben. Sie sollen das Wissen über die Kopplung von atmosphärischer Zirkulation, die genaue Zusammensetzung der Atmosphäre und regionale Klimaänderungen verbessern. Kernstück von CAIRT ist ein abbildendes Infrarotspektrometer, mit dem in bisher unerreichter räumlicher Auflösung eine Vielzahl von Spurengasen, Aerosolen und atmosphärischen Wellen vermessen werden kann.

"Die Tomografie ist uns als ein Instrument der medizinischen Diagnostik vertraut", sagt Sinnhuber. "Bei uns passiert im Grunde dasselbe, nur ein bisschen größer. Es ist eine Art Weltraumtomograf für die gesamte Erdatmosphäre." Dazu wird CAIRT die Atmosphäre regelmäßig in einer Höhe von fünf bis 115 Kilometern im Infrarotbereich mit einer horizontalen Auflösung von etwa 50 mal 50 Kilometern und einer vertikalen Auflösung von einem Kilometer vermessen.

Die jetzt geplante Mission baut dabei auf langjähriger Erfahrung in der Atmosphärenfernerkundung am KIT auf. Durch die Fernerkundung mithilfe von Ballons und Flugzeugen haben Forschende des KIT in den vergangenen Jahren bereits Pionierarbeit geleistet. "Gemeinsam mit dem Forschungszentrum Jülich haben wir das wissenschaftliche Instrument GLORIA entwickelt, das als eine Art Prototyp für CAIRT betrachtet werden kann", erläutert Dr. Michael Höpfner vom IMK, der die Forschung mit GLORIA am KIT leitet und auch an CAIRT beteiligt ist. Mit GLORIA seien bereits großartige wissenschaftliche Beobachtungen gelungen, zuletzt etwa neue Erkenntnisse zum Transport von Aerosolen nach ausgedehnten Waldbränden in Kanada bei der Messkampagne PHILEAS mit dem Forschungsflugzeug HALO, aber auch bei Ballonkampagnen. "Mit der Satellitenmission CAIRT können wir das noch einmal auf ein neues Niveau heben, weil wir dann täglich globale Messungen bekommen", so Höpfner.

Das KIT hat den Vorschlag für das Satellitenkonzept für die Mission CAIRT koordiniert und baut dabei auf einer langjährigen gemeinsamen Initiative mit dem Forschungszentrum Jülich auf. Die wissenschaftliche Zielsetzung wird in enger Kooperation von einem internationalen Expertinnen- und Expertengremium definiert und ausgearbeitet.

Konkurrent für CAIRT ist die Mission Wivern, was für "wind velocity radar nephoscope" steht. Wivern würde die ersten Messungen des Windes innerhalb von Wolken und Niederschlagsgebieten liefern, sowie Profile von Regen-, Schnee- und Eiswasser. Ausgeschieden im Wettbewerb um die Earth-Explorer-11-Mission sind die Missionsvorschläge Seastar und Nitrosat. Die finale Entscheidung fällt 2025.