Wie viel CO₂ wirklich entsteht – ein neuer Laser soll es aus dem All messen
Ein EU-Projekt will CO₂ aus dem All messen. Ein Satellitenlaser soll Emissionen direkt erfassen und Klimaschutzmaßnahmen überprüfbar machen.
Der getestete Laser soll künftig aus dem All zeigen, wie viel CO₂ tatsächlich entsteht. Forschende des Laser Zentrum Hannover prüfen dafür im Projekt HALLOA die Weltraumtauglichkeit zentraler Komponenten. © LZH
Klimaschutz entscheidet sich nicht nur in Gesetzen und Gipfeltreffen. Er entscheidet sich an Zahlen. Bis heute bleibt oft unklar, wo Kohlendioxid tatsächlich freigesetzt wird und wie stark einzelne Maßnahmen wirken. Viele Emissionsdaten beruhen auf Schätzungen, Meldungen oder Modellen. Direkte Messungen gibt es nur punktuell. Diese Lücke will ein neues europäisches Forschungsprojekt nun schließen.
Im Mittelpunkt steht ein Lasersystem, das künftig von Satelliten aus die Erdatmosphäre untersucht und CO₂ aus dem All messen soll. Ziel ist es, Kohlendioxid großflächig zu erfassen und Veränderungen über Jahre hinweg vergleichbar zu machen. So lässt sich überprüfen, ob Klimaschutzmaßnahmen greifen oder ihre Wirkung verfehlen. Die Messungen erfolgen unabhängig und ohne Rückgriff auf nationale Berichte.
CO₂ aus dem All messen – so erkennt LiDAR einzelne Gase
Das geplante System nutzt das sogenannte LiDAR-Verfahren. Dabei senden Laser kurze Lichtimpulse in die Atmosphäre. Ein Teil des Lichts wird von Gasen zurückgestreut und als Signal wieder empfangen. Aus diesen Rückmeldungen lassen sich Konzentrationen einzelner Stoffe berechnen. Kohlendioxid reagiert besonders empfindlich auf Licht im nahen Infrarot. Deshalb arbeitet der Laser bei einer Wellenlänge von 2,05 Mikrometern. Diese technische Wahl erlaubt es, CO₂ gezielt von anderen Gasen zu unterscheiden.
Das Projekt trägt den Namen HALLOA und wird im europäischen Forschungsprogramm Horizont Europa gefördert. Beteiligt sind sechs Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus drei Ländern. Eine zentrale Rolle übernimmt das Laser Zentrum Hannover e.V., das unter anderem für die Tests zuständig ist, die über die Tauglichkeit des Systems im All entscheiden.
Technik für den Einsatz im Orbit
Ein Lasersystem im All muss deutlich mehr aushalten als Geräte auf der Erde. Schon beim Start wirken starke Vibrationen und Erschütterungen. Im Orbit kommen extreme Temperaturwechsel und dauerhafte Strahlenbelastung hinzu. Deshalb werden einzelne Bauteile und der gesamte Laser umfangreich geprüft. Dazu zählen Vibrations- und Schocktests, schnelle Temperaturwechsel sowie Bestrahlungstests.
Technisch setzt HALLOA auf eine hybride Bauweise. Faseroptische Komponenten sorgen für Stabilität und geringen Wartungsaufwand. Freistrahl-Elemente ermöglichen höhere Leistungen. Diese Kombination senkt die Komplexität und erleichtert den Ausbau des Systems. Zum Einsatz kommt ein gepulster Thulium-Faserverstärker. Ergänzt wird er durch speziell angepasste Laserdioden, die bei 790 Nanometern arbeiten. Innerhalb von drei Jahren soll der Entwicklungsstand von Stufe 4 auf Stufe 6 steigen. Ziel ist ein funktionsfähiger Prototyp unter realitätsnahen Bedingungen.
Klimadaten als strategische Ressource Europas
Alle entscheidenden Bauteile sollen aus europäischer Produktion stammen. Damit will das Konsortium Abhängigkeiten von außereuropäischen Lieferketten vermeiden. Klimadaten gelten als strategisch wichtig. Wer misst, bestimmt die Grundlage für politische Entscheidungen, Emissionshandel und internationale Vergleiche.
Das geplante Lasersystem soll daher nicht nur präzise arbeiten, sondern langfristig verfügbar sein. Es ist Teil eines größeren Trends, Umweltbeobachtung stärker aus dem All zu organisieren. Satelliten liefern eine globale Perspektive, die vom Boden aus kaum erreichbar ist. Der Unterschied liegt in der Genauigkeit. Während viele heutige Systeme nur großräumige Mittelwerte liefern, verspricht LiDAR feinere Auflösungen.
Direkte Daten machen Emissionen überprüfbar
Direkte Messungen verändern den Blick auf Emissionen. Quellen lassen sich klarer zuordnen. Veränderungen werden schneller sichtbar. Auch der Erfolg politischer Maßnahmen kann überprüft werden. Der Ansatz eröffnet neue Möglichkeiten für den Klimaschutz. Besonders wichtig sind dabei drei Punkte:
- Globale Abdeckung ohne nationale Messlücken
- Vergleichbare Daten über lange Zeiträume
- Unabhängige Kontrolle von Emissionstrends
CO₂ bleibt dabei nicht das einzige Ziel der Messungen. Das System eignet sich auch für andere Spurengase und Aerosole. Langfristig könnten so detaillierte Karten der Erdatmosphäre entstehen.
Kurz zusammengefasst:
- Das europäische Projekt HALLOA soll CO₂ aus dem All messen, um Emissionen erstmals direkt und flächendeckend zu erfassen statt sie nur zu schätzen. Ein weltraumtaugliches Lasersystem ermittelt, wo Kohlendioxid entsteht und wie sich Emissionen über Jahre verändern.
- Die Technik basiert auf dem LiDAR-Verfahren mit Laserpulsen im nahen Infrarot bei 2,05 Mikrometern. Ein hybrider Laseraufbau muss extreme Belastungen im All aushalten und soll innerhalb von drei Jahren vom Entwicklungsstand TRL 4 auf TRL 6 gebracht werden.
- Präzise Messungen aus dem All schaffen eine unabhängige und vergleichbare Datenbasis für Klimaschutz. Emissionsquellen lassen sich klarer zuordnen, politische Maßnahmen überprüfen und Europas technologische Eigenständigkeit stärken.
Übrigens: Klimaberichte großer Unternehmen wirken transparent, liefern aber oft widersprüchliche oder unvollständige Zahlen zum tatsächlichen CO₂-Ausstoß. Ein neues Forschungsprojekt zeigt nun, wie groß diese Lücken sind. Mehr dazu in unserem Artikel.
Bild: © LZH
