Satelliten
Feuerfernerkundung aus dem Weltraum
Mission FireBIRD
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Die FireBIRD-Satelliten - Ein Duo auf Kurs zur Feuer­früh­erkennung

TET-1 und BIROS - das Satellitenduo FireBIRD

Die Satelliten TET-1 (Technologie-Erprobungsträger 1) und BIROS (Berlin InfraRed Optical System) sind die Mission FireBIRD. Sie umkreisen die Erde in einer Höhe von etwa 500 Kilometern in einem polaren Orbit, der die Satelliten über die Pole führt.

Diese Orbits werden auch sonnensynchron genannt, weil die Satelliten auf ihnen den Äquator stets zur gleichen Ortszeit überqueren - TET-1 um 11:30 Uhr und BIROS um 09:30 Uhr. Zueinander sind die Satelliten um einen halben Orbit versetzt, so dass der eine um 9:30 Uhr den nullten Breitengrad von Nord nach Süd passiert, während der andere um 11:30 Uhr von der Süd- auf die Nordhalbkugel wechselt. Für eine Umrundung benötigen sie 90 Minuten, schaffen somit pro Tag 16 Umrundungen entlang der Längengrade. Nach etwa 20 Tagen haben sie die Erdoberfläche mit ihren hochempfindlichen Sensorsystemen vollständig über alle Breitengrade abgetastet. Zueinander bewegen sie sich in einer freien Konstellation, nicht in fester Formation wie die Satelliten der TanDEM-X-Mission.

Die Animation des polaren Orbits eines anderen Satelliten, des ESA-Orbiters CryoSat, visualisiert das Prinzip:

Credit: ESA - AOES Medialab


Herzstück der beiden FireBIRD-Orbiter

Auf beiden Satelliten befinden sich baugleiche Kamerasysteme: Sie bestehen jeweils aus einer optischen und zwei Infrarotkameras, dem Hot Spot Recognition System (HSRS). Das bi-spektrale Infrarot-Sensorsystem (linke und rechte Öffnung) besteht aus zwei identischen Infrarotsensoren. Sie unterscheiden sich lediglich in den Spektralbereichen, für die sie jeweils kalibriert wurden. Ein Sensor detektiert elektro­magnetische Strahlung im mittleren Infrarot, der andere im thermischen Infrarotbereich.

Hauptnutzlast der FireBIRD-Satelliten: das HSRS
Die Linsen der drei Kameras in der Frontalansicht

Der optische Sensor deckt zusätzlich den sichtbaren Spektralbereich ab (die mittlere, größere Öffnung). Diese Kamera verfügt über eine höhere Auflösung als die Infrarotsensoren und dient der besseren geografischen Verortung der Wärmebilder. Dazu muss das Bild der optischen Kamera zunächst über einen Verkleinerungs-Algorithmus an die Auflösung der Infrarotbilder angenähert werden.

Das heißt aber nicht, dass die Auflösung des HSRS gering ist. Ein Vergleich: Verfügt der Infrarotsensor von MODIS, dem Strahlungssensorsystem auf einem NASA-Satelliten, über eine Abtastweite von 1000 Metern, haben die Infrarotkameras der FireBIRD-Satelliten eine Abtastweite am Boden von nur 178 Metern.

Neben der räumlichen Auflösung ist auch die Empfindlichkeit der Sensorik höher als bei bisherigen Systemen: Detektieren zum Beispiel bereits genannte MODIS-System oder VIIRS - ebenfalls von der NASA - Hitzequellen mit einer Leistung ab 10 Megawatt, erfassen die FireBIRD-Satelliten bereits Hitzeereignisse ab 1 Megawatt. Dadurch können auch kleinere Hochtemperaturereignisse detektiert werden sowie solche mit geringer Hitzeentwicklung. Dabei gestattet die Verwendung von zwei Kameras in zwei Spektralbereichen auch die Erkennung von Feuern, die wesentlich kleiner als die Abtastweite sind. Auch wenn ein Pixel immer noch so groß wie sechs Fußballfelder ist, werden doch Brände erkannt, die etwa so groß wie ein Anstoßkreis sind. So können auch chemische Hitzeentwicklungen oder Schwelfeuer geortet werden.

  optische Kamera Infrarotkameras
Zentrale Parameter der optischen und der IR-Kameras auf TET-1 und BIROS auf einen Blick
Wellenlänge 380 bis 750 Nanometer 3,4 bis 4,2 Mikrometer und
8,5 bis 9,3 Mikrometer
Brennweite 90,9 Millimeter 46,39 Millimeter
Gesichtsfeld 19,6 Grad 19 Grad
Blendenzahl 3,8 2,0
Pixelgröße 7 x 7 Mikrometer 30 x 30 Mikrometer
Anzahl an Pixeln 3 x 5164 2 x 512
Bodenpixelgröße 42,4 356 Meter
Abtastweite 42,4 178 Meter

Beide Orbiter basieren auf dem gleichen Bus-Konzept. Der Satelliten-Bus ist die Versorgungseinheit an Bord, die den Betrieb der Nutzlast sicherstellt: So übernehmen die Sonnenkollektoren die Energieversorgung, die dreiachsige Lageregelung eine stabile Ausrichtung auf das Ziel. Die Beweglichkeit auf drei Achsen erlaubt ihnen dabei außerdem eine hohe Flexibilität bei der Zielauswahl.

Zuletzt geändert am:
08.06.2016 11:52:24 Uhr

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