TerraSAR-X | |
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Typ: | Erdbeobachtungssatellit |
Land: | Deutschland |
Betreiber: | DLR |
COSPAR-Bezeichnung: | 2007-026A |
Missionsdaten | |
Masse: | 1.230 kg |
Größe: | Höhe 5 m, Durchmesser 2,4 m |
Start: | 15. Juni 2007 |
Startplatz: | Baikonur |
Trägerrakete: | Dnepr |
Status: | aktiv |
Bahndaten | |
Umlaufzeit: | 94,92 min |
Bahnhöhe: | 514 km |
Bahnneigung: | 97,44° |
Apogäum: | 530 km |
Perigäum: | 512 km |
TerraSAR-X („Terra“: lateinisch für die Erde, SAR: Synthetic Aperture Radar, „X“ für das X-Frequenzband [Mikrowellen, 8–12,4 GHz]) ist ein deutscher Erdbeobachtungssatellit, der im Rahmen einer Public-Private-Partnership (PPP) zwischen dem DLR und Airbus Defence and Space realisiert wurde. Die exklusiven kommerziellen Nutzungsrechte liegen bei der Airbus Defence and Space GmbH. TerraSAR-X wurde am 15. Juni 2007 gestartet und hat im Januar 2008 seinen operationellen Betrieb aufgenommen.[1][2]
Mit seiner aktiven phasengesteuerten Antenne (Wellenlänge 31 mm, Frequenz 9,65 GHz) akquiriert TerraSAR-X neue, hochauflösende Radardaten, während er in einer nahezu polaren Umlaufbahn in 514 km Höhe um die gesamte Erde kreist. Die Umlaufbahn ist so gewählt, dass der Satellit in einem sonnensynchronen Dusk-dawn-Orbit fliegt. Das bedeutet, dass der Satellit entlang der Tag-Nacht-Grenze der Erde fliegt und der Sonne immer dieselbe Seite zuwendet. Dies dient insbesondere einer optimalen Energieversorgung durch die Solarzellen. TerraSAR-X kann unabhängig von Wetterbedingungen und Beleuchtungszustand zuverlässig Radardaten mit bis zu 1 m Auflösung aufnehmen und hat eine Lebensdauer von mindestens 5 Jahren.
TerraSAR-X erwirbt Radardaten in den folgenden drei Haupt-Aufnahmemodi:
(* StripMap & ScanSAR: Länge der Aufnahme ist erweiterbar bis auf 1.650 km. Der Aufnahmestreifen wird in den oben genannten Szenengrößen ausgeliefert.)
Darüber hinaus ermöglicht das einzigartige Design der TerraSAR-X-SAR-Antenne eine Vielzahl von polarimetrischen Kombinationen: Einzel- oder Dual-Polarisation und sogar vollpolarimetrische Datensätze sind möglich.
Abhängig von der gewünschten Anwendung kann eine von vier verschiedenen Produkttypen (Verarbeitungsebenen) ausgewählt werden
RADAR steht für Radio Detection and Ranging und beinhaltet traditionell:
Satelliten mit Radartechnik sind im Vergleich zu optischen Kamerasystemen noch relativ neu. Die Auflösung (Detailschärfe) ist prinzipiell geringer, aber Radar hat andere Vorteile: Radar ist unabhängig von Beleuchtungs- und Wetterverhältnissen, sodass Bilder zu jeder Tages- oder Nachtzeit und unabhängig von Bewölkung akquiriert werden können. Dies trägt wesentlich zur Zuverlässigkeit des Systems bei, eine Eigenschaft, die für viele Anwendungen und Benutzer erforderlich ist.
Frühe Radarsatellitentechniken waren z. B. die Altimetrie (Höhenmessung über dem Meer), Seasat (NASA, 1978 gestartet), Bestimmung von Wellen/Wind oder Bodendaten. Heutzutage können wir zum Beispiel die Geschwindigkeit von anderen Satelliten und die langsame Verformung von Vulkanen auf mm/sec genau messen (GRACE). Das Militär hat Radar schon seit den späten 1930ern und Radarsatelliten seit mindestens 1978 genutzt.[3]
TerraSAR-X weist einige technisch-wissenschaftliche Neuerungen auf. Eine dieser Innovationen ist eine Art Zoom, mit dem die Auflösung umgekehrt proportional zum Abtastbereich im Verhältnis 1:10 veränderbar ist. Damit kann entweder ein größeres Gebiet mit niedriger Auflösung oder ein kleineres Gebiet mit hoher Auflösung erfasst werden.
Ferner lässt sich der Antennenstrahl über die Antennenelektronik innerhalb eines Winkelbereichs ausrichten und so der Blickwinkel ändern (vgl. Phased-Array-Antenne). Frühere Radarsatelliten konnten den Antennenstrahl nur in eine Richtung abstrahlen.
Durch das schwenkbare Radar – zusammen mit anderen Verfeinerungen (Präzession der Erdabplattung) – kann jeder Ort der Erde innerhalb von ein bis drei Tagen beobachtet werden. Für einen bestimmten Punkt auf der Erde hat TerraSAR-X einen Zyklus von 11 Tagen, um exakt diesen Punkt mit der gleichen Aufnahmegeometrie wieder zu erreichen. Allerdings kann der gleiche Punkt mit veränderter Aufnahmegeometrie (z.B. anderem Einfallswinkel oder Blickrichtung) schneller wieder aufgenommen werden. Die Zeit reduziert sich in Richtung der Pole; das nördliche Europa beispielsweise hat typischerweise einen Zyklus von drei bis vier Tagen, bis der ausgewählte Punkt wieder erreicht wird.[4]
Die am Boden operierenden Mechanismen und Steuerungen für TerraSAR-X wurden vom DLR in Oberpfaffenhofen entwickelt. Es besteht aus der Missionsbetriebseinrichtung (Mission Operating Equipment), dem Nutzlastbodensegment (Payload Ground Segment) und der Instrumentenbetriebs- und Kalibrierungseinrichtung (Instrument Operation and Calibration Segment). An der Basis des Bodensegments liegen das Deutsche Raumfahrt-Kontrollzentrum (GSOC), das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) sowie Institute für Methodik der Fernerkundung (MF) und das Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme (HR), die alle Teil des DLR sind. Des Weiteren gibt es das Service Segment der Infoterra GmbH, welches für den Vertrieb der TerraSAR-X Daten für kommerzielle Kunden verantwortlich ist und höherwertige Produkte und Services auf Basis der TerraSAR-X Daten herstellt und ebenfalls vertreibt.
Anwendungen der hochauflösenden TerraSAR-X-Radarbilder sind:
Die wissenschaftliche Nutzung der TerraSAR-X Daten wird durch das TerraSAR-X Science Service-System[9] vom DLR koordiniert. Die neuen hochwertigen Datensätze, die vom TerraSAR-X aufgenommen werden, bilden eine Grundlage für eine Fülle neuer Forschungsvorhaben, zum Beispiel in den Bereichen Ökologie, Geologie, Hydrologie und Ozeanographie. Die Erforschung kleinster Bewegungen der Erdoberfläche (Plattentektonik, Vulkanismus, Erdbeben) sind weitere wissenschaftliche Anwendungsbereiche.
Im Film Palmyra – Entdeckung aus dem Weltall (2013) der ZDF-Sendereihe Terra X wird weiterhin illustriert, wie der Satellit gestartet und für die archäologische Erkundung der legendären Wüstenstadt Palmyra genutzt wurde, und unter anderem dabei behilflich war, bisher unbekannte Stadtteile zu entdecken.[10]
Um den wirtschaftlichen Erfolg der Mission zu gewährleisten, gründete die Astrium GmbH im Jahr 2001 die 100-prozentige Tochtergesellschaft Infoterra GmbH, welche die kommerzielle Vermarktung der TerraSAR-X-Daten sowie der darauf basierenden Geoinformationsprodukte und -dienste übernimmt. Die Infoterra GmbH ist 2017 in die Airbus Defence and Space GmbH übergegangen.
Die Oppositionsparteien Bündnis 90/Die Grünen und Die Linke bemängeln, dass die für nicht-kommerzielle Nutzung freigegebenen Daten zwar dem Wirtschaftsministerium als dem DLR vorgesetztem Ministerium gehören, das Verteidigungsministerium die Daten jedoch erneut von EADS Astrium für 475 Millionen Euro kaufen will.[11]
TanDEM-X (TerraSAR-X-Add-on für Digitale ElevationsMessungen) ist ein zweiter, nahezu baugleicher Radarsatellit, der parallel zu TerraSAR-X seit Oktober 2010 mit nur 200 Metern Abstand fliegt. Diese einzigartige Tandem-Satellitenkonstellation wird die Datengrundlage für ein globales digitales Höhenmodell liefern, das in der Kombination aus Qualität, Genauigkeit und Abdeckung einzigartig sein wird. Bereits 3 Jahre nach dem Satellitenstart soll das Höhenmodell flächendeckend für die gesamte Landmasse der Erde – immerhin 150 Mio. Quadratkilometer – verfügbar sein. Dabei wird die vertikale Genauigkeit zwei Meter (relativ) bzw. 10 m (absolut), das horizontale Raster abhängig von der geographischen Breite etwa 12 Meter × 12 Meter betragen.[12]
Beispiele