Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAFGenauere Wettervorhersagen und Klimaanalysen als bislang sollen die neuen Wettersatelliten der MetOp-SG-Reihe liefern, die von der ESA entwickelt und von EUMETSAT betrieben werden. Am 13. August 2025 wurde der erste von sechs Satelliten mit der europäischen Trägerrakete Ariane-6 erfolgreich auf den Weg zu seinem polaren Orbit gebracht. Zu den Instrumenten an Bord gehört ein passives Mikrowellenradiometer zur Messung von Temperatur und Feuchtigkeit in der Atmosphäre, das 22 rauscharme Verstärker-Chips des Fraunhofer IAF enthält.
Die Wettersatelliten der MetOp-SG-Reihe sollen in den kommenden 20 Jahren deutlich bessere Wettervorhersagen und Klimaanalysen ermöglichen
© ESA/ATG medialab
Europäischer Wettersatellit MetOp-SG-A1 nutzt LNA-Chips des Fraunhofer IAF
15.08.2025 / MetOp-SG-Mission soll Wetter- und Klimaüberwachung verbessern
Am 13. August 2025 brachte die europäische Trägerrakete Ariane-6 den ersten von insgesamt sechs Wettersatelliten der MetOp-SG-Mission auf den Weg zu seiner polaren Umlaufbahn in 832 km Höhe. Ziel der Mission ist es, die europäischen Fähigkeiten in der Wetter- und Klimaüberwachung signifikant zu verbessern. Hierfür sollen über eine Laufzeit von ca. 20 Jahren drei aufeinander folgende Satellitenpaare (MetOp-SG-A1 bis MetOp-SG-B3) mit jeweils komplementären Messinstrumenten präzisere Daten als bislang für globale Wettervorhersagen und Klimaanalysen sammeln.
Den laufenden Betrieb der MetOp-SG-Satelliten verantwortet die Europäische Organisation für die Nutzung Meteorologischer Satelliten (EUMETSAT) in Darmstadt, Deutschland. Um die Entwicklung und Inbetriebnahme der Satelliten kümmert sich das Europäische Weltraumforschungs- und Technologiezentrum (ESTEC) der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) in Noordwijk, Niederlande.
Die Wettersatelliten der MetOp-SG-Reihe sollen in den kommenden 20 Jahren deutlich bessere Wettervorhersagen und Klimaanalysen ermöglichen
Das passive Mikrowellenradiometer (MWS) des MetOp-SG-A enthält insgesamt 22 mHEMT-LNA-Chips des Fraunhofer IAF
Überblick über die sechs verschiedenen Messinstrumente des MetOp-SG-Typs A
Instrumente des MetOp-SG-A1
Auf der polaren Umlaufbahn umkreisen die MetOp-SG-Satelliten die sich unter ihnen drehende Erde, sodass sie innerhalb von 24 Stunden den gesamten Globus abdecken. Die Satelliten wiegen jeweils knapp über 4 t und haben eine Lebensdauer von 7,5 Jahren, bis sie von ihrem Nachfolger ersetzt werden. Sie verfügen über ein System zur aktiven Entsorgung, mit dem sich ausgediente Satelliten in der Erdatmosphäre selbst zerstören können.
Zur Nutzlast des MetOp-SG-A1 gehören sechs verschiedene Instrumente: ein Infrarot-Atmosphärensensor der neuen Generation (IASI-NG), ein abbildendes Multispektralradiometer (METimage), ein Multiviewing-Mehrkanal-Multipolarisationsbildgeber (3MI), ein Radiookkultationssensor (RO), das Spektrometer der Copernicus-Mission Sentinel‑5 und ein passives Cross-Track-Mikrowellenradiometer (Microwave Sounder, MWS).
mHEMT-LNA-Chips des Fraunhofer IAF
Letzteres enthält rauscharme Verstärker-Chips (low-noise amplifier, LNA) des Fraunhofer IAF. Das MWS erfasst die natürliche Mikrowellenstrahlung der Erde und ermöglicht es, anhand der gesammelten Daten Temperatur- und Feuchtigkeitsprofile der Atmosphäre zu erstellen. Da die Mikrowellenstrahlung sehr schwach ist, müssen die Signale verstärkt werden. Diese Aufgabe übernehmen die LNAs. Je geringer dabei das Rauschen der Verstärker ausfällt, desto empfindlicher arbeitet der Detektor des MWS.
Das MWS detektiert Mikrowellenstrahlung auf 24 verschiedenen Frequenzkanälen zwischen 24 und 229 GHz. In den 22 Kanälen um 54, 89, 165, 183 und 229 GHz kommen die LNA-Chips des Fraunhofer IAF zum Einsatz. Entwickelt wurden die LNA-Chips seit 2011 im Rahmen der Projekte PRERALNA und PRERALNA2. Sie basieren auf metamorphen Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit (mHEMT) im Materialsystem Indiumgalliumarsenid (InGaAs). Der Aufbau der LNA-Module, die Integration der Chips und die Qualifizierung erfolgte durch Industriepartner, die von der ESA beauftragt wurden.
Start von MetOp-SG-B1
Der Start des ersten komplementären Satelliten MetOp-SG-B1 ist für 2026 geplant. Er verfügt über ein Scatterometer (SCA), einen weiteren Radiookkultationssensor, ein neuartiges Mikrowellen-Bildgebungssystem (MWI), ein neuartiges Bildgebungssystem für Eiswolken (ICI) und ein Argos‑4-Datenerfassungssystem (ADCS). Im MWI und im ICI werden ebenfalls LNA-Chips des Fraunhofer IAF verbaut sein.