14. Juni 2017

Perfektion im All: 10 Jahre TerraSAR-X

Das erste TerraSAR-X-Bild: Russland westlich von Wolgograd
Bild 1/4, Quelle: DLR.

Das erste TerraSAR-X-Bild: Russland westlich von Wolgograd

Das erste TerraSAR-X-Bild, welches das Verarbeitungssystem des DLR lieferte, zeigt eine Region in der südrussischen Steppe etwa 500 Kilometer nordöstlich des schwarzen Meeres und circa 50 Kilometer westlich von Wolgograd.

Reykjavík im Spotlight
Bild 2/4, Quelle: DLR.

Reykjavík im Spotlight

Isländische Hauptstadt Reykjavík: Die TerraSAR-X Aufnahme zeigt eine Detailansicht der Küstenstadt. Mit dem "Staring Spotlight"-Modus blickt der Satellit auf das etwa 6km x 3km große Stadtgebiet und seine besonderen Strukturen. So ist beispielsweise im oberen Bildbereich der Hafen zu erkennen oder inmitten der Stadt der große Tjörnin See, an dessen Nordufer sich das Rathaus befindet. Auch das Wahrzeichen von Reykjavík , die Hallgrímskirche, tritt rechts des Sees im Stadtbild hervor.

Island: Berüchtigte Vulkane
Bild 3/4, Quelle: DLR.

Island: Berüchtigte Vulkane

Vulkangebiet an der Südküste Islands: Das TerraSAR-X-Bild stammt vom 25. November 2014, wenige Wochen nach dem Ausbruch des Gletschervulkans Bardarbunga (Markierung 2). Die Spuren der Vulkanaktivitäten sind deutlich zu erkennen - ein großflächiges Lavafeld unterhalb des Zentralvulkans Askja (Markierung 3). Ein weiterer "berüchtigter" Gletschervulkan befindet sich weiter westlich an der Küste (Markierung 1): Der Ausbruch des Eyjafjallajökull im April 2010 und seine darauffolgende Aschewolke brachte den Flugverkehr über Europa tagelang zum Erliegen. Die Radaraufnahme erfasst die Südküste Islands auf etwa 260 km x 210 km. Dazu wurde der "Wide ScanSAR"-Modus genutzt. Es ist der neueste der insgesamt fünf Aufnahmemodi von TerraSAR-X und ermöglicht die Abbildung extrem großer Gebiete.

Feststellung von Gletscherbewegungen
Bild 4/4, Quelle: DLR.

Feststellung von Gletscherbewegungen

Anhand der TerraSAR-X-Daten lassen sich Gletscherbewegungen genau ermitteln. Rot umrandet sind Seen unter dem Eis.

  • Der Satellit TerraSAR-X ist bereits doppelt so lang im Einsatz wie ursprünglich geplant
  • Daten liefern seit zehn Jahren wertvolle Erkenntnisse über Veränderungen an der Erdoberfläche
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Big Data, Klimawandel

Fünf Jahre sollte er sich im All beweisen und einzigartige Aufnahmen von der Erde liefern. Nun ist der deutsche Radarsatellit TerraSAR-X doppelt so lange im Einsatz und ein Ende noch auf Jahre nicht in Sicht. Seit dem Bilderbuchstart am 15. Juni 2007 vom russischen Weltraumbahnhof Baikonur ist die Mission TerraSAR-X des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) beständig auf Erfolgskurs.

"TerraSAR-X steht seit zehn Jahren für herausragende Forschungs- und Entwicklungsleistungen und Satellitenbetrieb auf höchstem Niveau. Bis heute setzt diese Satellitenmission Standards in Genauigkeit und Bildauflösung. Dank seiner weltweit einzigartigen Radartechnologie hat TerraSAR-X eine neue Ära in der Fernerkundung eröffnet und den Weg für die ebenso erfolgreiche Nachfolgemission TanDEM-X bereitet. Ich freue mich, dass beide Satelliten bis heute vollständig funktions- und leistungsfähig sind", betont Prof. Pascale Ehrenfreund, Vorstandsvorsitzende des DLR.

TerraSAR-X und sein 2010 gestarteter Zwilling TanDEM-X fliegen seit 2010 im engen Formationsflug. Gemeinsam erstellen sie hochaufgelöste dreidimensionale Bilder der Erdoberfläche. Das spezielle Missionskonzept von TanDEM-X – Die Erde in drei Dimensionen, mit der bistatischen Radarinterferometrie im Weltall, ist bis heute ein Alleinstellungsmerkmal und wurde am DLR-Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme entwickelt.

"Mit der Mission TerraSAR-X und ihrer Nachfolgemission TanDEM-X haben wir auch industriepolitisch Neuland betreten: TerraSAR-X war das erste Raumfahrtprojekt, das als eine Public Private Partnership - kurz PPP - zwischen dem DLR und der Raumfahrtindustrie abgeschlossen wurde, auf Initiative des Raumfahrtmanagements im DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie", ergänzt Dr. Gerd Gruppe, Mitglied des DLR-Vorstandes für das Raumfahrtmanagement.

Big Data für die Erdbeobachtung

303.714 Aufnahmen hat der Satellit bereits geliefert. Die Daten werden über ein weltweites Netzwerk von Bodenstationen empfangen und von den Experten des DLR-Earth Observation Center (EOC) verarbeitet und ausgewertet. Bereits die ersten Analysen dokumentieren unbestreitbare Details des Klimawandels, unter anderem den Rückzug von Gletschern weltweit. Rund 1.000 Wissenschaftler aus mehr als 50 Ländern nutzen heute den Datenschatz für ihre Forschungsarbeiten - und die Nachfrage steigt. Für die Umwelt- und Klimaforschung sind die globalen Radaraufnahmen von besonderem Wert. Den langfristigen Zugang sichert das DLR im Deutschen Satellitendatenarchiv in Oberpfaffenhofen.

So hat das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum bisher mehr als 1,85 Millionen Kommandos an TerraSAR-X gesendet und mit weiteren 1,4 Millionen Kommandos den ihn umkreisenden Satelliten TanDEM-X gesteuert. Eine besondere Herausforderung, ob in der Entwicklung oder im Betrieb, war und ist der "Doppelhelix-Tanz" der beiden Radarsatelliten. Die engste Formation zwischen TerraSAR-X und TanDEM-X wurde 120 Meter senkrecht zur Flugrichtung geflogen - bei einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 7,6 Kilometer pro Sekunde. Die herausragenden Leistungen und Erfolge beruhen dabei nicht zuletzt auf der engen interdisizplinären Zusammenarbeit im DLR. In Oberpfaffenhofen und Neustrelitz haben knapp 100 Mitarbeiter aus vier DLR-Instituten ihre Kompetenzen verknüpft, so dass sie seit nunmehr zehn Jahren die gesamte Prozesskette der Mission TerraSAR-X und TanDEM-X beherrschen.

Die Zukunft

Die außergewöhnliche Lebensdauer des Satelliten ist dem sorgfältigen Betrieb und der robusten Bauweise zu verdanken. Erst rund die Hälfte des Treibstoffvorrats ist verbraucht und der Leistungsstand der Batterien liegt bei etwa 72 Prozent, so dass die Experten auf weitere fünf Jahre mit TerraSAR-X hoffen. Auch Zwillingssatellit TanDEM-X zeigt keine Anzeichen von Müdigkeit. Bis zum Herbst 2017 sollen daher weitere hochaufgelöste Höhenbilder erstellt und der globale Datensatz ergänzt werden. Der Fokus liegt auf Gebieten, die starke Veränderungsprozesse aufweisen und dadurch von besonderem wissenschaftlichem Interesse sind. Dazu zählen die Küstengebiete der Antarktis, Grönland und Permafrostgebiete sowie die Amazonas-Regenwaldgebiete.

"Die neuen Aufnahmen dienen zugleich auch zur Demonstration und Vorbereitung von Tandem-L: Mit Tandem-L haben die Wissenschaftler des DLR eine neue Satellitenmission konzipiert, die den Wandel der Erde beobachtet - zehn Jahre lang, im Wochentakt, hochgenau und in 3D. Für Wissenschaft und Politik wären solche Daten von unschätzbarem Wert", erläutert Prof. Dr. Hansjörg Dittus, Mitglied des DLR-Vorstandes für Raumfahrtforschung und -technologie. In Hinblick auf Ausmaß und Auswirkungen von Klimaänderungen etwa könnte Tandem-L wichtige und bis heute fehlende Informationen bereitstellen - für verbesserte wissenschaftliche Prognosen und darauf aufbauend gesellschaftspolitische Handlungsempfehlungen. Das Konzept baut auf den Erfahrungen und herausragenden Erfolgen der Missionen TerraSAR-X und TanDEM-X auf. Erhält der Missionsvorschlag "grünes Licht", wird Tandem-L die Radarfernerkundung 2022 in die nächste Ära der Technologien und Anwendungen überführen.

Mit der X-Band SAR Linie hat sich Deutschland über Jahrzehnte eine weltweit anerkannte Expertise und Alleinstellungsmerkmal erarbeitet. Um diese Führungsrolle auch zukünftig sicherzustellen, wird im DLR-Raumfahrtmanagement an der Fortführung der X-Band-Linie gearbeitet. Die Zukunft liegt in einer noch höheren Auflösung bei gleichzeitig größerer Streifenbreite. Hiermit sollen die wissenschaftlichen, hoheitlichen und kommerziellen Bedarfsträger kontinuierlich mit Daten versorgt werden.

Über die Mission

TerraSAR-X wurde im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie realisiert. Es ist der erste deutsche Satellit, der im Rahmen einer so genannten Public Private Partnership (PPP) zwischen dem DLR und der Airbus Defence and Space GmbH (vormals Astrium) realisiert wurde: Die Nutzung von TerraSAR-X-Daten für wissenschaftliche Zwecke liegt in der Zuständigkeit des DLR, das auch die Konzeption und Durchführung der Mission sowie die Satellitensteuerung übernimmt. Die Airbus Defence and Space GmbH beteiligte sich an den Kosten für Entwicklung, Bau und Einsatz des Satelliten. Die Infoterra GmbH, eine eigens zu diesem Zweck gegründete Tochtergesellschaft der ehemaligen Astrium GmbH, übernahm die kommerzielle Vermarktung der Daten.

Kontakt
  • Bernadette Jung
    Kommunikation Oberpfaffenhofen, Weilheim, Augsburg
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

    Politikbeziehungen und Kommunikation
    Telefon: +49 8153 28-2251
    Telefax: +49 8153 28-1243
    Münchener Straße  20
    82234 Weßling
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  • Prof. Dr.-Ing. Alberto Moreira
    Direktor
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
    Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme
    Telefon: +49 8153 28-2306
    Münchner Straße  20
    82234  Oberpfaffenhofen-Weßling
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  • Prof. Dr.rer.nat. Michael Eineder
    SAR-Signalverarbeitung
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
    Earth Observation Center, Institut für Methodik der Fernerkundung
    Earth Observation Center (EOC): Institut für Methodik der Fernerkundung
    Telefon: +49 8153 28-1396
    Telefax: +49 8153 28-1420
    82234 Weßling Oberpfaffenhofen
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  • Dr.rer.nat. Edith Maurer
    Raumflugbetrieb und Astronautentraining
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

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  • Michael Bartusch
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
    Raumfahrtmanagement
    Raumfahrtmanagement
    Telefon: +49 228 447-589
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    Königswinterer Str.  522-524
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Bilder zum Thema
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