Die TanDEM-X-Mission (TerraSAR-X add-on for Digital Elevation Measurement) basiert auf zwei nahezu identischen Erdbeobachtungssatelliten: TerraSAR-X und TanDEM-X. Ähnlich wie der Mensch mit seinen beiden Augen räumlich sehen kann, können mit den leistungsfähigen Radarsensoren von TanDEM-X und TerraSAR-X dreidimensionale Höhenmodelle der gesamten Erdoberfläche erstellt werden.
Start
TerraSAR-X wurde am 15. Juni 2007 mit einer Dnepr-Rakete vom kasachischen Weltraumbahnhof Baikonur gestartet. TanDEM-X folgte am 21. Juni 2010. Seitdem fliegen die beiden Satelliten in ihrer Umlaufbahn in einer Höhe von 514 Kilometern in Formation. Ihr Abstand ist dabei äußerst gering und beträgt zeitweise sogar weniger als 200 Meter.
Die Satelliten vermessen die Erdoberfläche
Mit ihren beiden Radar-Antennen sind die Satelliten erstmalig in der Lage, ein dreidimensionales Höhenmodell der gesamten Erdoberfläche zu erstellen.
TanDEM-X hat ein hochgenaues, dreidimensionales Abbild unserer Erde in einheitlicher Qualität und bislang unerreichter Genauigkeit erzeugt. Für weite Teile der Erde existierten vor Beginn der Mission nur grobe, uneinheitliche oder lückenhafte Höhenmodelle aus unterschiedlichen Datenquellen und Erhebungsmethoden. Die bisherigen Karten besitzen daher häufig Brüche oder sie sind schwer vergleichbar, weil sie mit unterschiedlichen Messverfahren und zeitlich gestaffelten Messkampagnen entstanden sind. TanDEM-X schließt diese Lücken und liefert homogene Höhenmodelle als unentbehrliche Grundlage für viele kommerzielle Anwendungen und wissenschaftliche Fragestellungen.
Höhenmodelle in 3D und 4D
Die beiden Satelliten sind das erste konfigurierbare SAR-Interferometer im Weltraum. Im bi-statischen Betrieb arbeitet hierbei jeweils ein Satellit als Sender, beide empfangen die von der Erdoberfläche zurück gestreuten Signale. Zur globalen Abdeckung war ein dreijähriger Parallelbetrieb im Formationsflug notwendig. Innerhalb dieser Zeit konnte das Satellitenpaar die gesamte Landoberfläche der Erde von 150 Millionen Quadratkilometern vermessen. Die Aufnahme des globalen Geländemodells aus dem akquirierten Datensatz beider Satelliten wurde im September 2016 abgeschlossen.
Auf die dreijährige Aufnahmephase für das globale Höhenmodell folgte eine Akquisitionsphase, die explizit dem wissenschaftlichen Bedarf diente, beispielsweise Waldkartierung, Schnee- und Eiserkennung, Vulkanbeobachtung, städtische Gebiete, Meeresströmungen und Demonstration neuer Radartechniken zur Erschließung neuer Anwendungen. Das globale TanDEM-X-Geländemodell ist zudem in unterschiedlichen Produktvarianten mit einer Rasterweite von zwölf, 30 und 90 Metern erhältlich. Derzeit sind die TanDEM-X hohen Modelle das Referenz für das Copernicus DEM - Global and European Digital Elevation Model.
Die Erde ist ein äußerst dynamisches System. Nicht nur Höhenveränderungen in Gletschern, Permafrostgebieten und Wäldern, sondern auch landwirtschaftliche Aktivitäten und Veränderungen der Infrastruktur hinterlassen deutliche Spuren im digitalen Geländemodell. Aus diesem Grund läuft seit September 2017 eine weitere vollständige Erfassung der Landmasse der Erde, um weiteren Datensätze zu erhalten. Beispielsweise ermöglicht das daraus resultierende Produkt „Change-DEM“, topografische Veränderungen weltweit zu verfolgen.
Globales TanDEM-X-Höhenmodell
Das globale TanDEM-X-Höhenmodell deckt die gesamte Landfläche der Erde ab und wurde 2016 fertiggestellt. Die Version mit einem Rasterabstand von 90 Metern steht für wissenschaftliche Zwecke kostenlos zur Verfügung.
Ein besonderer Datensatz des DLR: Hierzu wurden interferometrische Daten genutzt, die für das globale Höhenmodell von TanDEM-X aufgenommen wurden, und KI-Algorithmen zur Datenverarbeitung entwickelt.
TanDEM-X-Höhenmodell und -Höhenveränderungskarte des südlichen Patagonischen Eisfeldes an der Grenze zwischen Chile und Argentinien
Die rote Farbe bezeugt einen Höhenverlust von bis zu 30 Metern in großen Teilen des Gletschergebietes. Nur die kleinere blaue Fläche bedeutet eine Zunahme des Schneevolumens in einem sehr begrenzten Bereich des Gletschers.
Eine mögliche nächste X-Band SAR Mission: TerraSAR-FOX
Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR entwickelt derzeit die TerraSAR-Follow-On-X-Band-Mission (TerraSAR-FOX). Diese Mission wird als Nachfolger von TerraSAR-X und TanDEM-X den Bedarf der Nutzer an X-Band-Daten und -Produkten in Deutschland decken, nationale und internationale Forschung ermöglichen sowie wichtige Beiträge zu Copernicus und zum Katastrophenschutz (z.B. zu International Charta Space & Major Disasters) leisten.
TerraSAR-FOX ist als multistatische Mission konzipiert, die aus einer engen Formation von drei Satelliten besteht. Alle Satelliten verfügen über Sende- und Empfangsfähigkeiten und werden bahnbrechende Radartechnologie nutzen, um die führenden Radarfähigkeiten, die Deutschland mit TerraSAR-X und TanDEM-X erreicht hat, aufrechtzuerhalten und sogar zu verbessern.
Missionsparameter
Start
21. Juni 2010
Startplatz
Baikonur, Kasachstan
Trägerrakete
DNEPR-1
Orbithöhe
514 km
Inklination
97.4 Grad
Satellitenmasse
1330 kg
Satellitengröße
5 m x 2,4 m
Energieverbrauch
730 W (gemittelt)
Missionsbetrieb
Deutsches Raumfahrt-Kontrollzentrum (DLR) in Oberpfaffenhofen
