Eine russische Rockot-Trägerrakete beförderte den Gravity field and steady-state ocean circulation explorer kurz GOCE um 15.21 Uhr vom rund 800 Kilometer nördlich von Moskau gelegenen Weltraumbahnhof Plesetsk aus in eine sonnensynchrone Erdumlaufbahn. Am Tag zuvor war der Start sieben Sekunden vor Ablauf des Countdowns abgebrochen worden, da sich die Türen des Startturms verklemmt hatten.

Da das Startfenster nur 60 Sekunden geöffnet war, musste der Flug um einen Tag verschoben werden. Laut ursprünglichem Plan hätte die Forschungssonde bereits im September 2008 ins All abheben sollen. Ein Fehler im Führungs- und Navigationssystem der Rockot-Rakete verhinderte dies allerdings.

Läuft alles nach Plan, wird GOCE bald nur 260 Kilometer über der Erde und damit noch in den oberen Gefilden der Erdatmosphäre seine Bahnen ziehen. Dieser Tiefflug ermöglicht seine hohe Sensitivität – je näher er der anziehenden Masse ist, desto stärker wirkt die Schwerkraft auf ihn. Während der Satellit über unseren Planeten schwebt, wird seine Bahn mit einer Genauigkeit von weniger als einem Zentimeter in allen drei Raumrichtungen bestimmt.

"Das geschieht mit Hilfe eines sehr genauen GPS-Empfängers an Bord des Satelliten sowie durch Laserentfernungsmessungen von der Erde aus. Einflüsse der Restatmosphäre auf die Bahn werden von einem Gradiometer an Bord gemessen und über einen Regelkreis mittels eines elektrischen Ionentriebwerkes ausgeglichen," erläutert Uwe Feucht von der Flugdynamik-Abteilung des Europäischen Satellitenkontrollzentrums ESOC in Darmstadt.

Aus den winzigen Bahnänderungen des Satelliten leiten die Wissenschaftler dann die lokalen Schwankungen im Schwerefeld der Erde ab. Mit GOCE ist das hundertmal genauer möglich als mit seinen Vorgängern – den Schwerefeldmissionen CHAMP und GRACE. Die gemessenen Unregelmäßigkeiten lassen sich teilweise geologischen Strukturen zuordnen – beispielsweise Gebirgen. Aber auch über Vorgänge und Strukturen im Erdinneren können die Gravitationsschwankungen den Forschern einiges verraten. So liefern sie ihnen zum Beispiel Informationen über Vulkanausbrüche, Erdbeben oder die Nahtstellen von Kontinentalplatten. Bisher sind noch längst nicht alle Schwereanomalien der Erde eindeutig zu identifizieren.

Mit Hilfe der Daten lässt sich zudem ein so genanntes Geoid erstellen. Eine derartige Fläche weist überall dasselbe Gravitationspotential auf. Auf die Erde angewendet, entspricht es näherungsweise einer Kugeloberfläche auf mittlerem Meeresspiegel – also ungefähr einem Ozean ohne Wellen und Strömungen. Forschern dient das Geoid als Referenz für topografische Messungen. Anhand eines präziseren Geoids erhoffen sich Wissenschaftler, die Ozeanzirkulation und die Änderung des Meeresspiegels genauer bestimmen zu können – und damit die Auswirkungen des Klimawandels. Aber auch für die Städteplanung sind die Daten der rund 350 Millionen Euro teuren Mission von Interesse.

Der fünf Meter lange und rund eine Tonne schwere Sonde ist die erste einer Reihe von geplanten Satelliten im Rahmen des Erderkundungsprogramms "Living Planet". Allein dieses Jahr will die ESA zwei weitere ins All bringen. Im Sommer soll SMOS starten, um die Bodenfeuchtigkeit und den Salzgehalt der Ozeane zu untersuchen, im Spätherbst folgt Cryosat 2. Er soll die Dicke der planetaren Eisschichten messen.