19. Juli 2017

Prä­zi­si­ons­trans­pon­der wer­den vom DLR an die ka­na­di­sche Raum­fahr­t­agen­tur ge­lie­fert

DLR-Prä­zi­si­ons­trans­pon­der in Mon­tre­al, Ka­na­da
Bild 1/5, Credit: DLR (CC-BY 3.0).

DLR-Präzisionstransponder in Montreal, Kanada

DLR-Prä­zi­si­ons­trans­pon­der auf dem Ge­län­de der ka­na­di­schen Raum­fahr­t­agen­tur (CSA) in Mon­tre­al, Ka­na­da: Der Trans­pon­der wird fern­ge­steu­ert in­itia­li­siert und aus­ge­rich­tet. Nach dem Über­flug wer­den die auf­ge­zeich­ne­ten Ra­dar­si­gna­le und Mess­da­ten ge­spei­chert und her­un­ter­ge­la­den. Das DLR hat die Mög­lich­keit, von Ober­pfaf­fen­ho­fen aus auf die Trans­pon­der zu­zu­grei­fen.
Sen­ti­nel-1A-Radar­bild über Mon­tre­al
Bild 2/5, Credit: DLR (CC-BY 3.0).

Sentinel-1A-Radarbild über Montreal

Sen­ti­nel-1A-SAR-Bild über Mon­tre­al mit den bei­den DLR-Prä­zi­si­ons­trans­pon­dern: Nach er­folg­rei­cher In­stal­la­ti­on und In­be­trieb­nah­me auf und in der Nä­he des CSA-Ge­län­des er­folg­ten die ers­ten Te­st­über­flü­ge mit Sen­ti­nel-1. Die Trans­pon­der he­ben sich als hel­le Kreu­ze deut­lich vom Bild­hin­ter­grund ab. Die­se so­ge­nann­ten Im­pul­sant­wor­ten sind im Rah­men rechts un­ten noch mal ver­grö­ßert dar­ge­stellt. In un­mit­tel­ba­rer Nä­he der un­te­ren Im­pul­sant­wort er­kennt man die Re­fle­xio­nen der CSA-Ge­bäu­de.
DLR-Prä­zi­si­ons­trans­pon­der für die Ra­dar­sat Con­stel­la­ti­on Missi­on der CSA
Bild 3/5, Credit: DLR (CC-BY 3.0).

DLR-Präzisionstransponder für die Radarsat Constellation Mission der CSA

DLR-Prä­zi­si­ons­trans­pon­der für die Ra­dar­sat Con­stel­la­ti­on Missi­on der ka­na­di­schen Raum­fahr­t­agen­tur (CSA): Rechts oben er­kennt man das ei­gent­li­che Trans­pon­der­ge­rät mit sei­ner Sen­de- und Emp­fangs­an­ten­ne, die bei­de im Ge­häu­se un­ter­ge­bracht sind, um sie vor un­ter­schied­li­chen Wet­te­r­ein­flüs­sen wie Wind und Re­gen zu schüt­zen. Dar­un­ter be­fin­det sich der 2-Ach­sen-Dreh­stand zur prä­zi­sen Aus­rich­tung des Trans­pon­ders auf den Sa­tel­li­ten wäh­rend ei­nes Über­flu­ges. Links be­fin­det sich die zen­tra­le Steuerein­heit, die zur fern­ge­steu­er­ten Aus­rich­tung des Trans­pon­ders und zur Si­che­rung der auf­ge­zeich­ne­ten Ra­dar­si­gna­le und Mess­da­ten dient.
Sentinel-1-Satellit
Sen­ti­nel-1-Sa­tel­lit
Bild 4/5, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Sentinel-1-Satellit

Sen­ti­nel-1-Sa­tel­lit der Eu­ro­päi­schen Raum­fahrt­be­hör­de (ESA): Hoch­prä­zi­se DLR-Trans­pon­der west­lich vom Stand­ort Ober­pfaf­fen­ho­fen wer­den im Auf­trag der eu­ro­päi­schen Raum­fahr­t­agen­tur für die Ka­li­brie­rung des Ra­dar­in­stru­ments der Missio­nen Sen­ti­nel-1A und -B ein­ge­setzt, die 2014 und 2016 ge­star­tet wur­den.
DLR-Pro­jekt­team nach er­folg­rei­chem Test
Bild 5/5, Credit: DLR (CC-BY 3.0).

DLR-Projektteam nach erfolgreichem Test

Das DLR-Pro­jekt­team kurz nach dem ers­ten Test mit Ra­dar­sat-2 in Ober­pfaf­fen­ho­fen: Bei die­sem Te­st­über­flug wur­de die In­itia­li­sie­rung, das au­to­ma­ti­sche Aus­rich­ten, der ei­gent­li­che Trans­pon­der­be­trieb so­wie die Si­gnal­auf­zei­chung der Trans­pon­der über­prüft.

  • DLR liefert Präzisionstransponder an die Canadian Space Agency (CSA) für die Radarsat Constellation Mission
  • Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme führend im Bereich der Kalibrierung von Synthetic Aperture Radar (SAR)-Satelliten
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Radarfernerkundung, Kalibrierung, Big Data

Die Kalibrierung von Ra­dar­sa­tel­li­ten ist ein zentrales Forschungsthema des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). "Wir haben in den letzten Jahren den unangefochtenen Status eines internationalen Kalibrierzentrums für Radarsatelliten erlangt", so Prof. Alberto Moreira, Direktor des Instituts für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme. Mit neuartigen Verfahren konnten für die Radarsatelliten TerraSAR-X und TanDEM-X herausragende radiometrische und geometrische Genauigkeiten erzielt werden. Im Rahmen des europäischen Copernicus Programms wurden diese Verfahren auch für die Missi­on Sen­ti­nel-1 übernommen und im Auftrag der ESA durch das DLR umgesetzt.

Das aktuelle Highlight dieser Entwicklung ist die Lieferung von Transpondern an die Ra­dar­sat Con­stel­la­ti­on Missi­on. Auf der Basis von bereist entwickelten Kalibrierzielen, wurden zwei fernsteuerbare Transponder für die CSA aufgebaut. "Die Entwicklung derartiger Kalibrierinstrumente ist ein Bereich, in dem wir mit innovativen Designs und bislang unerreichten Genauigkeiten neue Maßstäbe gesetzt haben", erklärt Dr. Marco Schwerdt, Leiter der Fachgruppe Kalibrierung am Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme. "Wir bestimmen die Rückstreueigenschaften unserer Transponder, also die Fähigkeit das vom Radarsatelliten ausgesendete Signal zurückzusenden, auf 0.2 Dezibel genau und liegen damit in der Klasse von hochgenauen Laborgeräten."

Umfangreiche Anpassungen waren erforderlich, um die spezifischen Anforderungen aus Kanada zu erfüllen und den lokalen klimatischen Bedingungen zu trotzen. Um die hohe Genauigkeit und Stabilität zu erreichen, ist die gesamte Elektronik inklusive der Antennen in einem temperaturstabilisierten Gehäuse untergebracht. Der Auftrag hat ein Volumen von 2,3 Millionen Euro. Die CSA benötigt diese Geräte für ihre zukünftige Ra­dar­sat Con­stel­la­ti­on Missi­on, eine Dreierkonstellation von SAR-Satelliten, die 2019 starten soll.

Um aus Radar-Daten geophysikalische Informationsprodukte ableiten zu können, ist eine präzise Kalibrierung, sprich Vermessung der Systeme, erforderlich. Diese umfasst umfangreiche Maßnahmen, die schon früh in der Entwicklungsphase ansetzen. Wegen der hohen erzielbaren Rückstreuquerschnitte bei vergleichsweise kompakter Bauweise sind aktive Transponder die am häufigsten verwendeten Kalibrierreferenzen. Ein Radartransponder arbeitet nach folgendem Prinzip: Er empfängt die vom Satelliten ausgesandten Radarpulse, verstärkt sie mit einem hochgenauen vordefinierten Pegel und sendet sie an den Satelliten zurück. In den Radarbildern erscheinen die Transponder als helle Kreuze, die von den Wissenschaftlern ausgewertet werden, um das gesamte Radarsystem mit hoher Präzision zu kalibrieren.

Die DLR-Wissenschaftler arbeiten schon an der nächsten Generation von Transpondern. Hier liegt der Fokus auf zukünftigen langwelligen Missionen, allen voran der Umwelt- und Klimamission Tan­dem-L.

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

    Kom­mu­ni­ka­ti­on und Pres­se
    Telefon: +49 8153 28-2297
    Fax: +49 8153 28-1243
    Münchener Straße 20
    82234 Weßling
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  • Dr.-Ing. Marco Schwerdt
    Grup­pen­lei­tung: Ka­li­brie­rung

    In­sti­tut für Hoch­fre­quenz­tech­nik und Ra­dar­sys­te­me, Sa­tel­li­ten-SAR-Sys­te­me Ober­pfaf­fen­ho­fen-Wess­ling
    Telefon: +49 8153 28-3533
    Kontaktieren
  • Dr.-Ing. Manfred Zink
    Stell­ver­tre­ten­der Di­rek­tor
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Hoch­fre­quenz­tech­nik und Ra­dar­sys­te­me
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