19. Juli 2017

Präzisionstransponder werden vom DLR an die kanadische Raumfahrtagentur geliefert

DLR-Präzisionstransponder in Montreal, Kanada
Bild 1/5, Quelle: 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, Quelle: 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, Quelle: 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
Bild 4/5, Quelle: DLR (CC-BY 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, Quelle: 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)

    Politikbeziehungen und Kommunikation
    Telefon: +49 8153 28-2297
    Telefax: +49 8153 28-1243
    Münchener Straße  20
    82234 Weßling
    Kontaktieren
  • 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
    Telefon: +49 8153 28-2356
    Telefax: +49 8153 28-1449
    Münchner Straße  20
    82234  Oberpfaffenhofen-Weßling
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Bilder zum Thema
  • DLR-Präzisionstransponder in Montreal, Kanada

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    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

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    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

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    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

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    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

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    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.

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