Internationale Raumstation - ESA Blog Navigator

SMILES, der Superconducting Submillimeter-Wave Limb-
Emission Sounder
Takuki Sano, International Space Station Science Project Office
Institute of Space and Astronautical Science, JAXA
SMILES (Superconducting Submillimeter-Wave Limb-Emission Sounder), ein supraleitender Submillimeterwellen-
Signalgeber, war das erste hochauflösende Supraleitersystem mit mechanischer Kühlung an einer Außenplattform der
ISS und diente zur Messung atmosphärischer Spurengase in der Stratosphäre und der Mesosphäre. Sechs Monate lang
sammelte SMILES hochwertige Beobachtungsdaten. Dann fiel das Instrument aus. Die Analyse der Daten ist jedoch
noch immer in Arbeit und belegt die überragende Leistungsfähigkeit von SMILES. Man erwartet von den Daten eine
Fülle neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse.
Das wissenschaftliche Hauptziel der SMILES-Mission war die Untersuchung der Ozonschicht in der Stratosphäre, ihrer
Stabilität und Regeneration. Einige atmosphärische Rechenmodelle lassen darauf schließen, dass sich die Ozonschicht
bis Mitte des 21. Jh. weltweit regenerieren und wieder den Zustand der Zeit vor 1980 erreichen wird. Aber die
Berechnungen zur Entwicklung der Ozonschicht sind mit erheblichen Unsicherheiten behaftet, insbesondere im Hinblick
auf das Brombudget und die chemischen Prozesse unter Beteiligung von anorganischem Chlor. Dazu kommt, dass die
Abkühlung der Stratosphäre – ausgelöst durch die Zunahme an Treibhausgasen in der Troposphäre – der Erholung und
Stabilität der Ozonschicht entgegenwirken könnte. Die SMILES-Mission sollte durch die detaillierte Untersuchung der
Halogenchemie im Zusammenhang mit den Abbauprozessen der Ozonschicht zu einer Klärung dieser Fragen beitragen.
SMILES trat seine Reise zur Internationalen Raumstation am 11. September 2009 mit dem Raumtransporter Kounotori
1 an Bord der Trägerrakete H-IIB vom Tanegashima Space Center in Japan aus an. Am 25. September wurde SMILES
an der Außenplattform des japanischen Labormoduls Kibo installiert und durchlief eine Reihe kritischer Bordtests. Am
12. Oktober nahm SMILES seine Mission, die kontinuierliche Beobachtung der Erdatmosphäre, offiziell auf und blieb
danach etwa sechs Monate lang in Betrieb, bis am 21. April 2010 ein Bauteil des Instruments ausfiel.
SMILES erfasste die schwache Strahlung atmosphärischer Spurengase im Submillimeterbereich, also bei Wellenlängen
von 0,46 bis 0,48 mm (entspricht einer Frequenz von 624–650 Gigahertz). Berechnet man die Stärke der Spektrallinien
verschiedener Molekularspezies, lässt sich daraus auf die Häufigkeit dieser Spezies schließen.
Eine Momentaufnahme der weltweiten Verbreitung atmosphärischer Spurengase, generiert aus SMILES-
Beobachtungsdaten, zeigt den Rückgang der Ozonschicht und die damit zusammenhängenden Veränderungen in
der Konzentration von Chlorverbindungen um den Nordpol. Im Winter 2010 verstärkten sich die planetaren Wellen
in der Stratosphäre und führten zu einer plötzlichen stratosphärischen Erwärmung in den hohen Breiten. Der
Temperaturanstieg betrug 40 °C innerhalb nur weniger Tage. In dieser Zeit lief ein heterogener chemischer Prozess
ab, der die Konzentration an Chlorwasserstoffgas (HCL) im Polarwirbel zurückgehen ließ. Gleichzeitig kam es durch
die Sonneneinstrahlung außerhalb der Polarnachtregion zu verstärkten chemischen Reaktionen des Chlors, was in der
betroffenen Region zu einem Anstieg des Chlormonoxids (ClO) führte. Infolgedessen kam es dort zu einer Schädigung
der Ozonschicht. SMILES konnte solche Phänomene mit hoher Auflösung in mehreren Regionen gleichzeitig erfassen.
46