Der deutsche Radarsatellit TerraSAR-X feiert am 26. Juni 2025 seine hunderttausendste Erdumrundung.
Bereits seit 18 Jahren können mit Hilfe von TerraSAR-X Veränderungen der Erde dokumentiert, besser verstanden und geeignete Maßnahmen abgeleitet werden.
Darüber hinaus liefert TerraSAR-X seit 2010 mit seinem „Zwilling“ TanDEM-X Daten zur hochgenauen dreidimensionalen Kartierung der Erdoberfläche.
Ein besonderes „Dienstjubiläum“ in der deutschen Raumfahrt: Am 26. Juni 2025 ab 23:33 Uhr mitteleuropäischer Sommerzeit umkreist TerraSAR-X zum hunderttausendsten Mal die Erde. Seit mittlerweile 18 Jahren zieht der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betriebene Radarsatellit seine Bahnen in 514 Kilometer Höhe – in knapp 95 Minuten vom Äquator über den Nordpol zurück zum Äquator der anderen Seite unseres Planeten und weiter zum Südpol. Mit seinen 100.000 Umrundungen hat er damit eine Strecke von circa 4,3 Milliarden Kilometern zurückgelegt. Das entspricht in etwa der Entfernung zwischen Erde und dem äußersten Planeten unseres Sonnensystems Neptun, wenn sich beide am Nächsten sind.
Zwischen 2007 und 2025 hat TerraSAR-X über 350.000 SAR-Aufnahmen von bis dahin unerreichter Qualität erzeugt. SAR steht für die hier eingesetzte Aufnahmetechnik, das sogenannte „Radar mit Synthetischer Apertur“. Dabei wird der gewünschte Bereich auf der Erde während des Überflugs etwa eine halbe Sekunde lang kontinuierlich per Radar beobachtet. Am Boden wird in den Einrichtungen des DLR aus den übermittelten Daten das scharfe SAR-Bild berechnet. Somit wird mit einer rechnerischen Methode der gleiche Effekt erzielt als hätte man eine vier Kilometer lange Antenne im All. Denn erst mit einer derart großzügig dimensionierten Antenne ist es möglich, eine Auflösung von bis zu einem Meter zu erreichen und Bilder mit großer Detailgenauigkeit zu erzeugen. Im engen Formationsflug mit seinem drei Jahre jüngeren Zwilling TanDEM-X vermisst TerraSAR-X zudem das „Relief“ der Erdoberfläche zur Erzeugung von digitalen Höhenmodellen.
Die Erdoberfläche im Wandel der Zeit
Das erste Bild zeigt den Upsala-Gletscher im Südlichen Patagonischen Eisfeld in Chile/Argentinien. Die linke Aufnahme stammt vom Beginn der operationellen Phase von TerraSAR-X im Januar 2008. Das rechte Bild wurde im März 2022 aufgenommen. Der Upsala-Gletscher ist in dieser Zeit aufgrund des Klimawandels um etwa fünf Kilometer zurückgewichen. Das sind mehr als fünf Zentimeter mit jeder Erdumkreisung von TerraSAR-X oder knapp ein Meter pro Tag.
Der Upsala-Gletscher im Wandel der Zeit
Im südlichen Teil der Anden befinden sich eine Reihe von Gletschern – Überreste des sogenannten glazialen Patagonischen Eisschildes. Die Regionen Campo de Hielo Sur und Campo de Hielo Norte sind die größten vergletscherten Gebiete der Südhalbkugel, mit Ausnahme der Antarktis. Im argentinischen Teil Patagoniens befindet sich der Nationalpark Los Glaciares, der zum Weltnaturerbe gehört. Dieser besteht zum Großteil aus den drei Gletschern Perito Moreno, Viedma und eben Upsala. Die roten Pfeile markieren dessen Abbruchkante 2008 (links) und 2022 (rechts).
Eine weitere Aufnahme von TerraSAR-X über dem DLR-Standort in Oberpfaffenhofen entstand am 28. Oktober 2007 im hochauflösenden Spotlight-Modus. Die Gegend westlich von München wurde in den ersten sechs Monaten nach dem Start zur Kalibrierung des Satelliten genutzt, also um sicherzustellen, dass er physikalisch korrekte Ergebnisse liefert. Zu diesem Zweck wurden künstliche Ziele mit genau bekannten Eigenschaften aufgestellt. Mit solchen Zielen wird die Genauigkeit der Satelliten auch im Routinebetrieb kontinuierlich überwacht. Eines dieser Ziele ist auf der rechten Aufnahme vom 10. Dezember 2024 als helles Kreuz in der Nähe der Landebahn des Sonderflughafens Oberpfaffenhofen erkennbar. Außerdem sieht man auch hier die Veränderung im Laufe der Zeit: Östlich des Flughafens wurde eine neue Bundesstraße durch den Wald gebaut. Darüber hinaus sind rund um den Flughafen viele neue Gebäude entstanden.
DLR-Standort am Nordrand des Sonderflughafens Oberpfaffenhofen
Hier ist unter anderem das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum (German Space Operations Center, GSOC) angesiedelt, von dem aus TerraSAR-X überwacht wird. Die Aufnahmen erfolgten 2007 (links) beziehungsweise 2024 (rechts).
Obwohl TerraSAR-X seine ursprünglich geplante Lebensdauer von sechs Jahren bereits um das Drei-fache überschritten hat, sind seine Messergebnisse praktisch so genau wie am Beginn der Mission. Hierfür gibt es mehrere wichtige Gründe: Zum einen erweisen sich alle relevanten Komponenten des Satelliten als hochpräzise und langzeitstabil. Zum anderen sind sie doppelt vorhanden. Wenn zum Beispiel ein Steuerungselement ausfällt, kann auf das noch funktionierende, baugleiche Element zurückgegriffen werden. Zum anderen kann die Software der Rechner an Bord vom Boden aus auf den neuesten Stand gebracht werden.
Der Treibstoff von TerraSAR-X wird noch für einige Jahre im All reichen. Solange es keine ernsthaften Zwischenfälle gibt – wie zum Beispiel extrem starke Sonnenstürme oder unvorhergesehene Kollisionen mit Weltraumschrott – wird TerraSAR-X also noch einige Kilometer sammeln und viele Aufnahmen liefern. Diese werden weiterhin von der öffentlichen Hand, wissenschaftlichen Einrichtungen und Unternehmen genutzt, um Veränderungen der Erde zu registrieren. Unter anderem leiten politische Entscheider und Katastropheneinsatzkräfte hieraus kurz- und langfristige Handlungsoptionen ab.
Die Missionen TerraSAR-X und TanDEM-X wurden im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Bundesmitteln umgesetzt. Sie sind die ersten deutschen Satelliten, die im Rahmen einer öffentlich-privaten Partnerschaft zwischen dem DLR und der Airbus Defence and Space GmbH realisiert wurden.
Das DLR ist für den Aufbau und Betrieb des Bodensegments sowie für die wissenschaftliche Nutzung der Daten und deren Verteilung an extern Forschende weltweit verantwortlich. Airbus Defence and Space beteiligte sich an den Kosten für Entwicklung, Bau und Einsatz der Satelliten. Die Programmlinie „Geo-Intelligence“ bei Airbus DS übernimmt die kommerzielle Vermarktung der Daten. Seit 2016 wird das Projekt in einer Fortsetzungsvereinbarung mit Airbus weitergeführt.
TerraSAR-X und TanDEM-X eignen sich besonders für die präzise Beobachtung von Veränderungen auf der Erdoberfläche. Sie sind in der Lage, 2D- beziehungsweise 3D-Bilder mit hoher Auflösung, unabhängig von Wetterbedingungen und Tageslicht, aufzunehmen. Beide Satelliten liefern Radarbilder in hoher Qualität für vielfältige Anwendungen im wissenschaftlichen, kommerziellen und sicherheitsrelevanten Bereich.
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Dr.-Ing. Markus Bachmann
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme
