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Tandem-L – Vorschlag für eine Satellitenmission zur Erfassung von dynamischen Prozessen auf der Erdoberfläche



Die Tandem-L-Satelliten mit großen entfaltbaren Reflektorantennen im Formationsflug.

Tandem-L ist ein Vorschlag für eine hochinnovative Satellitenmission zur globalen Beobachtung von dynamischen Prozessen auf der Erdoberfläche in einer bisher nicht erreichten Qualität und Auflösung. Aufgrund seiner neuartigen Abbildungstechniken und seiner enormen Aufnahmekapazität wird Tandem-L dringend benötigte Informationen zur Lösung hochaktueller wissenschaftlicher Fragestellungen aus den Bereichen der Bio-, Geo-, Kryo- und Hydrosphäre liefern. Tandem-L trägt damit entscheidend zu einem besseren Verständnis des Systems Erde und seiner Dynamik bei.

Wichtige Missionsziele sind die globale Messung der Waldbiomasse zum besseren Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs, die systematische Erfassung von Deformationen der Erdoberfläche im Millimeterbereich für Erdbebenforschung und Risikoanalyse, die Quantifizierung von Gletscherbewegungen und Schmelzprozessen in den Polarregionen, die großflächige Beobachtung von Meeresströmungen sowie die feinskalige Messung von Variationen in der oberflächennahen Bodenfeuchte. In Zeiten intensiver wissenschaftlicher und öffentlicher Diskussionen über Ausmaß und  Auswirkungen von Klimaänderungen liefert Tandem-L somit wichtige und bis heute fehlende Informationen für verbesserte wissenschaftliche Prognosen und darauf aufbauend gesellschaftspolitische Handlungsempfehlungen.

Das Tandem-L-Missionskonzept nutzt zwei Radarsatelliten im L-Band (23.6 cm Wellenlänge). Der Einsatz der speziellen Technik des Radars mit synthetischer Apertur (SAR) ermöglicht die hochauflösende Abbildung der Erdoberfläche unabhängig von Wetter und Tageslicht und bietet damit die optimale Voraussetzung für eine kontinuierliche Beobachtung dynamischer Prozesse auf der Erdoberfläche. Ferner erfüllt die im Vergleich zum X-Band (3.1 cm) große Wellenlänge die Voraussetzungen für die tomographische Erfassung der dreidimensionalen Struktur von Vegetations- und Eisgebieten sowie die großflächige Vermessung von Deformationen mit Millimetergenauigkeit.

Ziel von Tandem-L ist es, die Landmasse der Erde im Wochenrhythmus interferometrisch abzubilden. Der mit Tandem-L aufgenommene Datensatz eröffnet damit über die primären Missionsziele hinaus ein immenses Potenzial für die Entwicklung neuester wissenschaftlicher und kommerzieller Anwendungen.

Neben seiner wissenschaftlichen Komponente zeichnet sich Tandem-L durch seinen hohen Innovationsgrad hinsichtlich Methodik und Technologie aus. Beispiele sind die polarimetrische SAR-Interferometrie zur Messung von Waldhöhen, die Mehrpass-Kohärenz-Tomographie zur Bestimmung der vertikalen Struktur von Vegetation und Eis, die Nutzung neuester Digital-Beamforming-Techniken zur Erhöhung von Streifenbreite und Auflösung sowie der enge Formationsflug von zwei kooperierenden Radarsatelliten mit variabel einstellbaren Abständen.

Das Missionskonzept wurde in einer mehrjährigen Vorphase-A-Studie, an der auch  NASA/JPL beteiligt war, im Detail ausgearbeitet. Tandem-L kann entweder im Rahmen einer internationalen Kooperation oder rein national realisiert werden. Mit der Implementierung von Tandem-L entsteht ein weltweit einzigartiges Erdobservatorium, das die Leistungsfähigkeit bestehender Systeme um mindestens eine Größenordnung übertreffen wird. Entsprechend der derzeitigen Planungen könnte ein Start der Tandem-L-Satelliten im Jahr 2019 erfolgen.

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