SMOS Instrument

Die Nutzlast der SMOS Mission ist ein innovatives Konzept, das erstmalig im Weltraum zum Einsatz kam. Der Sensor ist ein passives Radiometer im 1.4 GHz (Wellenlänge 21 cm) L-band Bereich mit einer synthetischen Apertur, der durch das Zusammenspiel von 69 kleinen Antennen entlang dreier Arme (MIRAS Instrument, siehe Abbildung oben) eine große herkömmliche Mikrowellenantenne simuliert. Die einzelnen Antennen messen den Phasenunterschied der einfallenden elektromagnetischen Wellen (Abbildung unten), in dem das Messsignal jeder Antenne mit dem jeder anderen korreliert wird. So lange man von der Phasendifferenz ableiten kann, dass die Wellen zur gleichen Zeit ausgestrahlt wurden, kann man ihren genauen Ursprung bestimmen. Wenn der Zeitunterschied der einzelnen Wellen, die vom Boden zu den Empfängern gelangen, größer als eine Wellenlänge ist, sind die Phasenunterschiede zwei- oder mehrdeutig (Alias-Effekte) wodurch das Sichtfeld des Sensors limitiert wird.

Abbildung: Prinzip der Interferometrie, Quelle: ESA

Das Instrument MIRAS (Microwave Imaging Radiomter using Aperture Synthesis) wird von der EADS-CASA hergestellt und kann in zwei verschiedenen Polarisationsmodi messen. Im Dual-Polarisationsmodus schaltet der Sensor zwischen der Messung der horizontalen und vertikalen Komponente der gemessenen Mikrowellen hin und her. Im polarimetrischen Modus werden beide Komponenten simultan gemessen, wodurch sich die gemessenen Daten, welche weiter zur Bodenstation geleitet werden, verdoppeln. Nach einer Testphase von einem halben Jahr, seit Juni 2010, wird MIRAS im polarimetrischen Modus betrieben, um die angestrebte Messgenauigkeit zu erreichen.

Nach dem Satellitenstart hat SMOS seine drei Arme mit einer jeweiligen Länge von 4 Metern ausgerichtet. Die beiden Sonnenkollektoren bestehen aus jeweils vier Elementen von 0.8 x 1.5 m², so dass jeder Kollektorarm eine ungefähre Länge von 4 Metern hat. Vor der Ausfaltung aller Arme ist SMOS 2.4 m hoch mit einem Durchmesser von 2.3 m.