HEmispheric and spectral Imaging multi-Camera System (HELICS)

• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 531847722

Im Rahmen der DFG-Großgeräteinitiative "HALO-Instrumente - die Erweiterung der wissenschaftlichen Instrumentierung des Höhen- und Langstreckenforschungsflugzeugs HALO" schlagen wir die Entwicklung eines neuartigen Kamerasystems mit dem Namen „HEmispheric and spectraL Imaging multi-Camera System (HELICS)“ vor, das in die HALO Large Wing Pods (HLWPs) installiert wird. HALO verfügt aktuell über winkelauflösende Strahlungsmessgeräte, mit denen multi-spektrale Strahldichten im solaren und thermisch-infraroten Wellenlängenbereich gemessen werden können. Deren Sichtfeld ist jedoch begrenzt. HELICS ermöglicht die multispektrale Erfassung der zweidimensionalen (2-D) Strahldichtefelder der gesamten unteren Hemisphäre. Dies ist insbesondere zur Erforschung des solaren Strahlungsenergiehaushalts von Bedeutung. HELICS ergänzt die derzeitige HALO-Instrumentierung als spektrales Strahlungsmesssystem mit großem Blickfeld, das in der Lage ist, eine Szene aus verschiedenen Blickrichtungen zu beobachten. Dies folgt der Vision bevorstehender Satellitenmissionen, wie dem EUMETSAT Multi-Viewing Multi-Channel Multi-Polarisation Imaging (3MI) Instrument, das an Bord der zweiten Generation der Meteorological Operational Satellite (MetOp) Serie (Start Anfang 2024) geplant ist, und LIBERA, einer Fortsetzung des Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES), mit einem voraussichtlichen Start 2026. Für HELICS werden verschiedene Kameras für das sichtbare (VIS) und das kurzwellige Infrarot (SWIR) kombiniert, die mit Fischaugen-Weitwinkelobjektiven ausgestattet sind. Jede der Kameras ist für ein Wellenlängenband konfiguriert, um die volle räumliche Auflösung der Kamerasensoren (etwa 1 Megapixel) zu nutzen. Das gesamte System wird aus kommerziellen und speziell angefertigten Komponenten zusammengesetzt, die an die besonderen Umgebungsbedingungen (niedriger Umgebungsdruck und -temperatur) angepasst werden müssen. HELICS wird winkelaufgelöste multispektrale Strahldichtedaten bereitstellen, die z.B. zur Untersuchung des Strahlungsenergiehaushalts und zur Verbesserung und Validierung von Fernerkundungsmethoden zur Ableitung von Wolken-, Aerosol- und Oberflächeneigenschaften verwendet werden können, wie sie für 3MI geplant sind. Außerdem ermöglichen die Messungen von HELICS die Validierung der Konvertierung von Strahldichten in Strahlungsflussdichten, die für die Quantifizierung des Strahlungshaushalts der Erde aus satellitengestützten Beobachtungen (LIBERA) erforderlich ist. Als erste Anwendung ist geplant, das System als Bestandteil der noch zu definierenden Nachfolgemission von HALO-(AC)³ einzusetzen, die die arktischen Wolken- und Oberflächeneigenschaften während der Übergangsphase von der Polarnacht zum Polartag untersuchen soll.

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: Cameras ; Cameras, Optics
• Gerätegruppe: 8620 Strahlungsthermometer, Pyrometer, Thermosonden
• Antragstellende Institution: Universität Leipzig
• Leiter: Professor Dr. Manfred Wendisch