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18. Sep 2019

Satelliten – zuverlässige Quelle für die Erdbeobachtung

Wie entwickelt sich die Ozonschicht, wie verteilen sich Spurengase in der Atmosphäre, wie verändern sich – global betrachtet – die Wälder, Küsten, Landmassen und Polarregionen? Wie können Erdbeobachtungssatelliten bei Naturkatastrophen wie jüngst dem Erdbeben in Nepal helfen, und welchen Nutzen haben die Daten für Geologie, Landwirtschaft, Urbanisierung, Gesundheits- oder Energiemanagement? Welche Techniken stehen für die Verarbeitung der immer größer werdenden Datenmengen zur Verfügung?

Das sind zentrale Themen der 36. Internationalen Erdbeobachtungskonferenz ISRSE, die am 11. Mai 2015 in Berlin eröffnet worden ist. Auf Einladung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) nehmen rund 750 Experten aus mehr als 65 Ländern an dem alle zwei Jahre stattfindenden Symposium teil.

Auf dieser Radaraufnahme von Berlin-Mitte sieht der Stadtbezirk durch Gelbfärbung aus wie illuminiert. Die skelettartige Anmutung der Bauten entsteht durch die Radarstrahlen, die an den Ecken und Kanten besonders stark reflektiert werden. Diese Art der Vermessung ist aus dem All mit dem deutschen Radarsatelliten TerraSAR-X im sogenannten Staring-Spotlight-Modus möglich. Dabei wird die Antenne des Satelliten für längere Zeit auf ein bestimmtes Zielgebiet gerichtet. So kann die Auflösung verbessert werden, im konkreten Fall liegt sie bei 20 Zentimetern. In der Bildmitte befindet sich der Tiergarten und die Siegessäule, links der Hauptbahnhof und das Bundeskanzleramt. Image credit: DLR (CC-BY 3.0)

Auf dieser Radaraufnahme von Berlin-Mitte sieht der Stadtbezirk durch Gelbfärbung aus wie illuminiert. Die skelettartige Anmutung der Bauten entsteht durch die Radarstrahlen, die an den Ecken und Kanten besonders stark reflektiert werden. Diese Art der Vermessung ist aus dem All mit dem deutschen Radarsatelliten TerraSAR-X im sogenannten Staring-Spotlight-Modus möglich. Dabei wird die Antenne des Satelliten für längere Zeit auf ein bestimmtes Zielgebiet gerichtet. So kann die Auflösung verbessert werden, im konkreten Fall liegt sie bei 20 Zentimetern. In der Bildmitte befindet sich der Tiergarten und die Siegessäule, links der Hauptbahnhof und das Bundeskanzleramt. Image credit: DLR (CC-BY 3.0)

“Das DLR ist mit seinen Instituten und auch in seiner Rolle als Raumfahrtagentur international mit an der Spitze bei Entwicklung und Förderung neuer Technologien im Bereich Radar, optischer Systeme und Laser. Diese Technologien sind für Forschung und Industrie gleichermaßen interessant. Dabei bilden wir die gesamte Kette des geo- und ingenieurwissenschaftlichen Spektrums ab”, sagte der DLR-Vorstandsvorsitzende Prof. Dr.-Ing. Johann-Dietrich Wörner anlässlich der Eröffnung. “Wir entwickeln Systeme und Algorithmen, um die stetig wachsenden Datenmengen zu verarbeiten, zu archivieren und zeitnah zur Verfügung zu stellen. Die Radar-Interferometrie beispielsweise ermöglicht eine millimetergenaue Erfassung von Bodenbewegungen. Diese treten zum Beispiel bei Erdbeben, wie jetzt in Nepal, auf “, so Prof. Wörner weiter.

Ein konkretes Beispiel, das erstmalig aus dem Datensatz der deutschen Radarsatellitenmission TanDEM-X abgeleitet worden ist, ist auch der so genannte Global Urban Footprint, der “menschliche Fußabdruck” – mit dem im übertragenen Sinn alle Bauten und Gebäude gemeint sind, die mithilfe der Radardaten hochaufgelöst zur Verfügung stehen und anhand derer sich zum Beispiel Aussagen über den Urbanisierungsgrad treffen lassen. Ein Datensatz, der für die Wissenschaft, für Entwicklungsprojekte der Weltbank und anderer Organisationen verwendet wird und der mit den Sentinel-Satelliten des gerade im Aufbau befindlichen europäischen Copernicus-Programms fortgeführt werden soll.

Eröffneten den 36. Erdbeobachtungskongress ISRSE am 15. Mai 2015 in Berlin (von links): Gunter Schreier (DLR-Organisationsteam ISRSE), Prof. Volker Liebig (ESA-Direktor für Erdbeobachtung), Prof. Johann-Dietrich Wörner (DLR-Vorstandsvorsitzender), Dr. Wolfgang Scheremet (Abteilungsleiter Industriepolitik im Bundeswirtschaftsministerium), Rudolf Strohmeier (Generaldirektor Forschung und Innovation der Europäischen Kommission) und Dr. Helmut Staudenrausch (DLR-Organisationsteam ISRSE). Image credit: DLR (CC-BY 3.0)

Eröffneten den 36. Erdbeobachtungskongress ISRSE am 15. Mai 2015 in Berlin (von links): Gunter Schreier (DLR-Organisationsteam ISRSE), Prof. Volker Liebig (ESA-Direktor für Erdbeobachtung), Prof. Johann-Dietrich Wörner (DLR-Vorstandsvorsitzender), Dr. Wolfgang Scheremet (Abteilungsleiter Industriepolitik im Bundeswirtschaftsministerium), Rudolf Strohmeier (Generaldirektor Forschung und Innovation der Europäischen Kommission) und Dr. Helmut Staudenrausch (DLR-Organisationsteam ISRSE). Image credit: DLR (CC-BY 3.0)

Raumfahrt sei dabei Mittel zum Zweck und müsse direkt oder indirekt einen gesellschaftlichen oder wirtschaftlichen Nutzen bringen: “Satelliten helfen, Standorte für Windräder optimal festzulegen oder unterstützen bei der Hochwasserkartierung, um den Hilfskräften einen schnellen Überblick zu verschaffen. Weitere Effekte sind unter anderem die Resultate der Global Change-Forschung, aber auch Innovation und die Entwicklung neuer Märkte”, betonte Dr. Gerd Gruppe, DLR-Vorstand für das Raumfahrtmanagement, in einer Podiumsdiskussion mit Vertretern anderer Raumfahrtagenturen.

Auch die optische Fernerkundung spielt dabei neben Radarsatelliten eine wichtige Rolle: So soll der deutsche Umweltsatellit EnMAP ab 2018 die Erdoberfläche in über 200 Spektralkanälen abbilden. Mit diesen “hyperspektral” genannten Daten wird man eine Reihe neuer Anwendungsmöglichkeiten haben, darunter die Erfassung des Pflanzenzustands oder die Unterscheidung verschiedener Mineralzusammensetzungen an der Erdoberfläche.

Für eine effiziente Datenübertragung vom Satelliten zum Boden soll das “European Data Relais System” (EDRS) sorgen: Dieses System besteht aus geostationären Relais-Satelliten, die die Daten von den auf niedrigen Orbits fliegenden Satelliten über Laserkommunikation empfangen und dann zur Erde schicken. Die Kerntechnologie dabei sind die so genannten Laser Communication Terminals (LCT), die federführend in Deutschland entwickelt und gebaut werden.

Die 36. ISRSE-Konferenz findet zu einem wichtigen Zeitpunkt statt: Die Vereinten Nationen definieren in diesem Jahr eine globale Entwicklungsagenda mit den sogenannten “Sustainability Development Goals”, haben im März den zweiten Hyogo Aktionsplan mit dem Ziel beschlossen, weltweit die Schäden von Katastrophen zu reduzieren, und richten vom 30. November bis 11. Dezember 2015 in Paris die nächste Weltklimakonferenz aus, um über ein Kyoto-Nachfolgeabkommen zu entscheiden. Auch ein globales Waldschutzprogramm ist geplant. Bei all diesen Themen spielt Erdbeobachtung eine wichtige Rolle als Lieferant einzigartiger globaler und aktuellster Daten unserer Erdoberfläche. “Wenn der Kongress dazu beiträgt, dass diese Daten und die wissenschaftlichen Erkenntnisse, die darauf beruhen, auch langfristig und mit hoher Qualität verfügbar sind und in den internationalen Aktivitäten mehr und mehr genutzt werden, dann wäre das ein gutes Ergebnis”, sagte DLR-Vorstandsvorsitzender Wörner abschließend.

*Source: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

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