Am 24. Februar sollte eigentlich eine Taurus XL-Rakete von der Vandenberg-Basis der US-Luftwaffe in Kalifornien starten, um das Orbiting Carbon Observatory (OCO) der NASA erfolgreich ins All zu befördern. Der Satellit hob zwar ab, doch die Trennung einer der letzten Raketenstufen schlug fehl, so dass die wertvolle Fracht schließlich ins Meer stürzte.
Der Fehlschlag ist nicht nur aus finanziellen Gründen ein echtes Drama – allein für die Technik des OCO wurden 270 Millionen Dollar investiert. Das im Orbit platzierte CO2-Observatorium sollte wichtige Fragestellungen beantworten, die Forscher bei der Untersuchung des Klimawandels seit Jahren plagen.
Das vielleicht größte Rätsel: Im Schnitt bleibt rund die Hälfte des Kohlendioxids, das durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe auf der Erde entsteht, nicht in der Atmosphäre – doch wo landet es genau? Forscher sind sich darüber uneinig. Sie vermuten, dass es durch Meere und Pflanzen aufgenommen wird, können aber noch nicht sagen, wo genau das auf dem Planeten passiert und welche Mechanismen damit konkret einhergehen.
Das ist eine enorm wichtige Frage. Optimistische Naturen haben die Vorstellung, dass die CO2-Absorption in nächster Zeit sogar zunehmen wird, was die globale Erwärmung verlangsamen könnte. Pessimisten sehen die Sache anders herum: Sie vermuten, dass Kohlendioxidlager wie das Meer bald voll laufen werden und einen Teil des Klimagases dann sogar wieder freisetzen. Das würde den Klimawandel womöglich beschleunigen – wie stark, weiß niemand.
"Die Menschen bitten uns darum, vorherzusagen, wie sich das Klima in den nächsten 50 Jahren entwickeln wird", sagt David Crisp, Forschungsleiter des OCO-Projekts am renommierten Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA im kalifornischen Pasadena. "Aber wie können wir wissen, wie viel CO2-induzierte Erderwärmung es geben wird, wenn wir nicht einmal sagen können, wie viel CO2 wirklich in die Atmosphäre gelangt?" Es reiche nicht aus, einfach nur den Ausstoß der Menschheit zu messen. Das sei nur die Hälfte des Puzzles. "Wir müssen immer noch herausfinden, wie viel auf der Erde selbst absorbiert wird."
Forscher konnten diese Frage bislang schlicht deshalb nicht beantworten, weil es zu wenige CO2-Messstationen auf der Erde gibt – insgesamt 100 liegen über den Globus verteilt. Außerdem sammeln diese ihre Daten vor allem auf Bodenniveau. "Es gibt ein riesiges geographisches Vakuum bei diesen Beobachtungen", kommentiert Ronald Prinn, Professor für Atmosphärenwissenschaften am MIT.
Noch seien die Prozesse nicht verstanden, die bei der Aufnahme von CO2 durch die Natur eine Rolle spielten, meint Crisp. "Wir wissen nicht, wo sie ablaufen. Wir wissen nicht, wann sie ablaufen. Und wir können auch nicht sagen, ob sie sich fortsetzen werden."
Der neue Satellit sollte deshalb erstmals eine hochauflösende planetenweite Abdeckung liefern und jeden Tag Hunderttausende von Messdaten nehmen und auf die Erde funken. Seine Darstellungsqualität hätte eine Zehnerpotenz über der von bestehenden Beobachtungssystemen im Orbit gelegen. OCO sollte auch überwachen können, wo CO2 genau emittiert und wo es absorbiert wird, inklusive großer Bereich des Ozeans und des Regenwalds, in denen sich bis dato keine Messstationen aufbauen ließen.
Die Klimaforschung hatte mit dem Observatorium viel vor. Geplant waren unter anderem Tests verschiedener Absorptionstheorien. Zu diesen gehört die Idee, dass das CO2 vor allem von den Ozeanen und von relativ jungem Waldbewuchs aufgenommen wird – von Bäumen beispielsweise, die nach der starken Trockenheit in den Dreißigerjahren des vergangenen Jahrhunderts in den USA gepflanzt wurden. Dieser Wald befindet sich jetzt in einer Phase, in der er besonders viel Kohlendioxid aufnehmen kann. Die CO2-Aufnahmefähigkeiten der Natur könnten jedoch bald an ihr Limit gelangen. Beim Meer lässt sich der Grund schnell erklären: Erwärmt es sich, beginnt es damit, mehr Kohlendioxid freizusetzen, als es aufnehmen kann.
Andere Wissenschaftler glauben hingegen, dass ein Großteil des CO2 durch die Regenwälder aufgenommen wird, die noch deutlich größere Mengen vertragen könnten. Ihre optimistische Theorie lautet, dass das CO2 in der Atmosphäre sogar als Dünger dient, der das Wachstum steigert und somit auch die mögliche Absorptionsmenge.
Daten des OCO sollten bestimmen helfen, wo das CO2 tatsächlich absorbiert wird und wie viele unterschiedliche Regionen tatsächlich zur Gesamtaufnahme des Klimagases dienen. So hätte man auch möglicherweise feststellen können, wo sich eine weitere Forschung am Boden lohnt, um die Mechanismen besser zu verstehen, sagt Crisp.
An Bord des Satelliten befanden sich drei High-Speed-Spektrometer mit hoher Auflösung, um das CO2 zwischen Orbit und Boden zu messen. Das OCO sollte mit einer Geschwindigkeit von sieben Kilometern pro Sekunde über den Globus wandern und dann drei Mal pro Sekunde Schnappschüsse des CO2-Niveaus anfertigen. Jedes dieser Bilder hätte einen Bereich von nicht ganz 2,5 Kilometern erfasst.
Das wäre ein deutlicher Fortschritt gewesen. Die Spektroskopiesysteme auf älteren Satelliten sind wesentlich langsamer, belichten eine kleine Ewigkeit und bieten somit nur eine Auflösung von minimal 50 Kilometern. Die hohe Geschwindigkeit des OCO sollte ihm außerdem ermöglichen, auch durch kleine Wolkenlücken zu sehen, die die Messungen sonst blockieren. Der Satellit sollte sich auf einer nahezu polaren Umlaufbahn befinden und die Erde in Nord-Süd-Richtung überfliegen. Dabei hätte sich der Planet unter ihm gedreht und mit jedem Durchgang einen anderen Bereich zur Erfassung geboten.
Britton Stephens, der am nationalen Zentrum für Atmosphärenwissenschaften in Boulder, Colorado, beschäftigt ist, freute sich auf die enormen Datenmengen. "Das wäre eine riesige Steigerung gegenüber den Informationen, mit denen CO2-Zyklus-Forscher heute arbeiten müssen." OCO hätte auf dem Forschungsgebiet wohl eine echte Revolution dargestellt.
Die Daten sollten nicht nur reiner Selbstzweck sein. Ist einmal bekannt, wie sich das CO2 verteilt und wo es absorbiert wird, hat das auch direkte politische Konsequenzen. Den Regierungen bestimmter Länder könnte man so beispielsweise sagen, dass sie unbedingt bestimmte Waldgebiete intakt halten müssen. Horrormeldungen von OCO hätten die Politik womöglich zu schnelleren Emissionsreduktionsmaßnahmen angespornt.
Der Satellit sollte der Forschungsgemeinschaft außerdem einen Anhaltspunkt dafür geben, welche anderen bedeutsamen Quellen für das Klimagas es neben fossilen Brennstoffen noch gibt. Bekannt ist derzeit, wie viel CO2 von Quellen wie Kraftwerken oder Fahrzeugen ausgeht. Unklar ist hingegen noch, was etwa die Verbrennung von Feuerholz und anderer Biomasse bewirkt und wie stark das Abräumen von Naturflächen für die Landwirtschaft zum Klimawandel beiträgt. Das OCO sollte zudem ein klareres Bild geben, wie viel des Gases einzelne Nationen insgesamt emittieren. Auch das hätte wieder direkte praktische Auswirkungen gehabt: Etwa auf Klimabündnisse. "Länder geben der Welt gegenüber an, dass sie etwas gegen die Erwärmung getan haben. Doch wer prüft sie dann? Die einzige Möglichkeit ist die Messung der CO2-Belastung auf der ganzen Welt." Prinn sah darin den größten Wert des ganzen OCO-Projektes.
Geplant war, dass der Satellit zunächst nur zwei Jahre im Einsatz bleiben würde – ihm fehlten redundante Systeme, um mit Komponentenausfällen umzugehen, wie Mike Miller, Leiter der erdwissenschaftlichen Satellitenentwicklungsgruppe bei Orbital Sciences sagt, wo OCO gebaut wurde. (Die Firma war auch für den verpatzten Start mitverantwortlich, die Instrumente an Bord stammten von der NASA.) OCO sollte auch zeigen, dass der Messansatz mit einem High-Speed-Spektrometer für die CO2-Erfassung funktionieren kann. Dann waren weitere Satelliten geplant.
Nun ist zunächst unklar, wie das Projekt nach dem ersten Fehlschlag weitergeht. Immerhin wurde inzwischen das Konjunkturpaket der Obama-Regierung verabschiedet. Es enthält nahezu eine Milliarde Dollar für die NASA und die Wetter- und Ozeanographiebehörde NOAA. Damit ließe sich ein zweiter OCO bauen oder zumindest seine Technik übernehmen.
Die Notwendigkeit für neue Klimawandel-Beobachtungssatelliten besteht weiter. Zwar hat Japan erst kürzlich ebenfalls einen verbesserten CO2-"Spürhund" ins All befördert. Doch dessen Auflösung ist deutlich niedriger als die bei OCO geplante.
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