23. Oktober 2019
IAC 2019

Um­welt­mo­ni­to­ring ei­ner neu­en Ge­ne­ra­ti­on: DLR-Spek­tro­me­ter DE­SIS nimmt auf ISS Re­gel­be­trieb auf

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Künstlerische Darstellung von DESIS auf der ISS
Künst­le­ri­sche Dar­stel­lung von DE­SIS auf der ISS
Bild 1/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Künstlerische Darstellung von DESIS auf der ISS

DE­SIS (DLR Earth Sen­sing Ima­ging Spec­tro­me­ter) soll hy­per­spek­tra­le Da­ten zur Un­ter­stüt­zung wis­sen­schaft­li­cher, hu­ma­ni­tär­er und kom­mer­zi­el­ler Zie­le lie­fern. Die­se ent­hal­ten In­for­ma­tio­nen, um die La­ge nach Um­welt­ka­ta­stro­phen zu be­wer­ten, un­ter­stüt­zen Land­wir­te bei der ziel­ge­rich­te­ten Be­wirt­schaf­tung ih­rer Flä­chen und die­nen Wis­sen­schaft­lern als Ba­sis für die Ent­wick­lung neu­ar­ti­ger Al­go­rith­men zur At­mo­sphä­ren­kor­rek­tur.
Umweltauswirkungen der Landwirtschaft auf die Küstenregion bei Sierpe, Costa Rica
Um­welt­aus­wir­kun­gen der Land­wirt­schaft auf die Küs­ten­re­gi­on bei Sier­pe, Costa Ri­ca
Bild 2/3, Credit: DLR EOC - Nicole Pinnel/Peter Gege

Umweltauswirkungen der Landwirtschaft auf die Küstenregion bei Sierpe, Costa Rica

Die Was­ser­qua­li­tät des Pa­zi­fik­küs­ten­ge­biets im Be­reich des Feucht­ge­bie­tes Tér­ra­ba Sier­pe in Costa Ri­ca wur­de auf Ein­trä­ge aus Ab­wäs­sern und land­wirt­schaft­li­cher Ak­ti­vi­tä­ten aus­ge­wer­tet. Zu se­hen sind ne­ben dem RGB-Bild (sicht­ba­rer Be­reich des elek­tro­ma­gne­ti­schen Spek­trums, Bild 1) die re­le­van­ten Aus­wer­tun­gen für Schweb­stof­fe (Bild 2), für den Gelb­stoff (Co­lo­red Dis­sol­ved Or­ga­nic Mat­ter, kurz CDOM), al­so ge­lös­tes or­ga­ni­sches Ma­te­ri­al (Bild 3), so­wie für Phy­to­plank­ton (Bild 4). Da Phy­to­plank­ton an der ers­ten Stu­fe der Nah­rungs­ket­te steht, ist der Zu­sam­men­hang wich­tig. Die Aus­wir­kun­gen von land­wirt­schaft­li­cher Dün­gung auf die Ge­wäs­ser wer­den da­mit sicht­bar.
Einsatzgebiet Costa Rica: DESIS-Daten für Wasserqualitätsstudien für die landwirtschaftliche Nutzung der Region Sierpe
Ein­satz­ge­biet Costa Ri­ca: DE­SIS-Da­ten für Was­ser­qua­li­täts­stu­di­en für die land­wirt­schaft­li­che Nut­zung der Re­gi­on Sier­pe
Bild 3/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Einsatzgebiet Costa Rica: DESIS-Daten für Wasserqualitätsstudien für die landwirtschaftliche Nutzung der Region Sierpe

Die DE­SIS-Auf­nah­me vom 25. April 2019 zeigt das Küs­ten­ge­biet von Sier­pe, Costa Ri­ca. Zu se­hen ist das RGB-Spek­trum (die Bän­der 16,59 und 98 mit den Wel­len­län­gen 440, 550 und 650 Na­no­me­ter). DE­SIS lie­fert mit sei­nen Hy­per­spek­tral­bil­dern die Da­ten­ba­sis für Was­ser­qua­li­täts­stu­di­en im land­wirt­schaft­lich ge­nutz­ten Na­tio­nal Wet­land Tér­ra­ba Sier­pe in Costa Ri­ca.

Schwerpunkte: Raumfahrt, Erdbeobachtung, globaler Wandel

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die US-amerikanische Firma Teledyne Brown Engineering (TBE) informieren am 23. Oktober 2019 während des Internationalen Astronautischen Kongresses (IAC) in Washington, D.C. über die Aufnahme des operationellen Betriebs des DLR Earth Sensing Imaging Spectrometers, kurz DESIS. Es ist das leistungsstärkste hyperspektrale Erdbeobachtungsinstrument im Erdorbit und bietet eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten. Seine hochaufgelösten Daten liefern die Basis, um Maßnahmen für den Umweltschutz zu entwickeln oder die effizientere, ökologischere Nutzung landwirtschaftlicher Flächen zu unterstützen.

"Großartig, diese Mission ist schon jetzt ein voller Erfolg", ist DLR-Raumfahrtvorstand Prof. Hansjörg Dittus überzeugt. "Das Monitoring der Veränderungen unserer Umwelt und die Suche nach Ressourcen gehören in der heutigen Zeit zu den wichtigsten Aufgaben unserer Gesellschaft."

Das hyperspektrale Erdbeobachtungsinstrument verfügt über eine weltweit einzigartig hohe Aufnahmequalität. Aus dem 400-Kilometer-Orbit der ISS sammelt das Sensorsystem Bilddaten in 235 eng beieinander liegenden Spektralbändern. Es hat eine räumliche Bodenauflösung von 30 Metern und eine spektrale Auflösung von 2,55 Nanometern. Dadurch wird die Informationstiefe von Erdbeobachtungsdaten deutlich angehoben. Bereits kurz nach der Inbetriebnahme waren die ersten Aufnahmen verfügbar. So konnten mit DESIS-Daten auch Plastikinseln und Ölteppiche auf den Ozeanen identifiziert werden. Vor wenigen Monaten konnten durch die hohe räumliche Auflösung von DESIS erstmals seltene Erden aus dem All detektiert werden. Auch die Untersuchung von Korallenriffen ist mit den von DESIS gelieferten Daten möglich.

Wissenschaftler analysieren die DESIS-Daten und können aus ihnen Informationen über die Veränderungen im Ökosystem der Erdoberfläche und von Wasserflächen ableiten. So lässt sich zum Beispiel der Gesundheitszustand von Wäldern beurteilen. Sie helfen auch bei der Bewertung landwirtschaftlicher Flächen, um aussagekräftige Ertragsprognosen zu treffen. Außerdem sind die Daten so schnell verfügbar, dass sie unter anderem Rettungskräften im Katastrophenfall zeitnah detaillierte Vor-Ort-Informationen liefern.

"Mit DESIS stehen dem DLR nun begehrte hyperspektrale Daten aus dem All für die Forschung zur Verfügung", fasst DLR-Gesamtprojektleiter Uwe Knodt die jüngsten Erfolge zusammen. "Wir bekommen Anfragen nach Daten aus aller Welt." Viele Länder haben bereits hyperspektrale Weltraummissionen, allerdings ist noch kein Projekt mit vergleichbarer Aufnahmequalität zu finden. Den kommerziellen Vertrieb von Daten übernimmt Teledyne Brown Engineering. Für wissenschaftliche Zwecke können Forschungseinrichtungen Daten über das DLR beziehen. Details hierzu sind auf der DESIS-Seite des Earth Observation Centers (EOC) unter der Rubrik "Data Access" beschrieben.

Der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst installierte die Hyperspektralkamera Ende August 2018 auf der Erdbeobachtungsplattform MUSES (Multiple User System for Earth Sensing) auf der Internationalen Raumstation ISS. Möglich wurde das Projekt durch eine einzigartige Partnerschaft mit Teledyne Brown Engineering (TBE). Dadurch konnte Geld – insbesondere für den teuren Start ins All – gespart werden. Auch bei der Finanzierung des Spektrometers hat TBE geholfen. DESIS ist damit ein sehr effizientes Raumfahrtprojekt. Die Ergebnisse setzen einen neuen Maßstab für Hyperspektral-Missionen.

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    Fax: +49 2203 601-3249
    Linder Höhe
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  • Uwe Knodt
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  • Dr. rer. nat. David Krutz
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