Gesundheit: Spione am Himmel

Während der Truppenaufmarsch am Golf noch läuft, sind die potenziellen Angriffsziele im Irak längst ausgespäht. Möglich machen das unter anderem weltraumgestützte Satellitensysteme. Aber was kann man überhaupt aus rund 600 Kilometer Höhe sehen?

Die genaue Ausstattung der Spione im All wird geheim gehalten. Aber die enorme Qualitätssteigerung bei den zivil genutzten Fernerkundungssatelliten in den vergangenen Jahren lässt erahnen, wozu militärische Aufklärungssatelliten heute in der Lage sind. Die Amerikaner etwa nutzen ohnehin auch zivile Satelliten für Kundschafterzwecke. „Momentan ist es für uns Wissenschaftler teilweise schwierig, Daten von räumlich hochauflösenden amerikanischen Satelliten für unsere Forschung zu bekommen", sagt Hermann Kaufmann, Leiter der Sektion Fernerkundung am Geoforschungszentrum Potsdam.

Aufnahmen aus dem All beruhen darauf, dass Licht und Strahlung, die vor allem die Sonne auf die Erde schickt, von der Erdoberfläche reflektiert und vom Satelliten aufgefangen werden. Die besten Detektoren, die den gesamten Bereich des sichtbaren Lichtes abdecken, können Objekte, die kleiner als ein Meter sind, noch unterscheiden.

Die Auflösung militärischer Systeme sei noch besser, sagt ein Sprecher des Bundesministeriums für Verteidigung. Mit den Geräten in modernen Spionagesatelliten können die Geheimdienste zum Beispiel auf Hausdächern Schornsteine und Luftschächte zählen, in Raffinerieanlagen die Rohrdurchmesser abschätzen und problemlos einzelne Fahrzeuge – vom Sattelschlepper bis zum Jeep – erkennen.

Auf einem hoch aufgelösten Satellitenbild liegt den Agenten die gesamte Infrastruktur eines Landes zu Füßen: Straßen, Brücken, Eisenbahngleise, Schifffahrtswege, Häfen, Parkplätze einschließlich der auf ihnen stattfindenden Bewegungen. Experten können auf Bildern von Spionagesatelliten, je nach Kontrast zur Umgebung oder dem Einfallswinkel des Lichts, wahrscheinlich sogar Menschen von anderen Objekten in der Umgebung unterscheiden – eine Information, die das Verteidigungsministerium auf Anfrage allerdings nicht bestätigen wollte.

Auch in der zivilen Fernerkundung hat es in den vergangenen Jahren eine rasante Entwicklung gegeben. Und das ist kein Zufall. In den USA gab der damalige Präsident Bill Clinton 1994 die militärische Aufklärungstechnik für die zivile Nutzung frei. Der technische Wettlauf mit Moskau wurde entspannter gesehen und die heimische Wehrtechnik benötigte neue Marktsegmente, um Einschnitte im US-Verteidigungsetat zu überleben.

Feine Sensoren

Heute verfügen zivile Erderkundungssatelliten über äußerst feine Sensoren. Zum Beispiel Landsat-7. Wie ein Scheibenwischer im All streifen seine Detektoren aus rund 700 Kilometern Höhe über die Landmassen östlich und westlich seines Weges. Bei jeder Bewegung erfasst er einen Streifen auf der Erdoberfläche, der 185 Kilometer breit ist. Der Informationsgehalt ist enorm. Die Aufnahmen dienen beispielsweise den Umweltwissenschaften, der Land- und Forstwirtschaft und der Lagerstättensuche.

Heute erfahren Landwirte aus Fernerkundungsdaten, wie es um die von ihnen angebauten Pflanzen hinsichtlich Wasserversorgung und Ertragsaussichten bestellt ist. Landwirte und Versicherer verwenden die Satellitendaten zur Schadenermittlung durch Hagel, Pilzinfektion oder Unkraut.

Sogar bei der Zuckerrübenernte kommen Satellitenbilder zum Einsatz: Die Reihenfolge der zu erntenden Äcker und die Fahrtrouten der eingesetzten Maschinen werden teilweise auf der Basis von Fernerkundungsdaten festgelegt. Die Europäische Union erlaubt die Kontrolle flächenbezogener Agrarbeihilfen via Satellit anstatt teurer Vor-Ort-Kontrollen. Denn mit den Augen im All sind bestimmte Ackerkulturen von einander unterscheidbar. Und auch die Teilnahme an Umweltprogrammen lässt sich aus dem Weltraum überprüfen.

Doch wenn Satelliten so viel sehen, warum wollen die Amerikaner dann zusätzlich zu ihren Satelliten auch noch das Aufklärungsflugzeug U2 über dem Irak einsetzen? Der entscheidende Vorteil von Aufklärungsflugzeugen gegenüber Satelliten ist, dass Flugzeuge ein Objekt oder ein Gebiet auch mehrere Stunden beobachten können. Sie überwachen Aktivitäten, die im betreffenden Gebiet stattfinden.

Satelliten machen hingegen in der Regel nur eine Momentaufnahme eines betreffenden Gebietes. Zudem kann ein Flugzeug wie die U2 – je nach Ausstattung – das Gebiet zeitgleich mit unterschiedlichen Sensoren abbilden. Durch die vergleichende Auswertung aller Daten können Erkenntnisse gewonnen werden, die beim Einsatz eines einzigen Sensors nicht erzielt werden könnten.

Unterschiedliche Materialien auf der Erdoberfläche, egal ob Pflanze oder Stein, reagieren auf ganz charakteristische Art und Weise auf die Strahlung der Sonne. Sie absorbieren oder reflektieren sie. Der Satellit registriert diese Strahlung und überträgt die Daten entweder direkt oder über einen Zwischenspeicher zu einer Bodenstation auf der Erde.

Bessere Katastrophenvorsorge

Es dauerte jedoch lange, bis es den Wissenschaftlern gelang, aus den Satellitendaten die richtigen Informationen zu gewinnen. Darin besteht die hohe Kunst der Fernerkundung. Denn heute wird das Geld nicht mit dem Bild selbst verdient, sondern mit den Informationen, die es enthält. Sie bereiten die Daten für Geoinformationssysteme auf und stellen sie verschiedenen Branchen zur Verfügung.

Für die Katastrophenvorsorge in Deutschland etwa ist es sinnvoll, die Bodeninfrastruktur in Form von Siedlungen, Industrie-, Verkehrs- und Transportanlagen oder Deichen genau zu kennen.

Das wurde während der Oderflut 1997 und der Elbeflut 2002 deutlich. Satellitenaufnahmen helfen hier, das Schadenspotenzial zu beziffern und das Kartenmaterial regelmäßig und kostengünstig zu aktualisieren. „Bereits im Auflösungsbereich von fünf bis zehn Metern lassen sich typische Gebäude unterscheiden", sagt Kaufmann.

Bei schlechtem Wetter und nachts kommen überwiegend Radarsysteme zum Einsatz. Sie senden Mikrowellensignale aus. Die Wellenlänge dieser Strahlung beträgt typischerweise zwei bis 20 Zentimeter. Die Geländeoberfläche reflektiert die Signale, und aus den Intensitätsänderungen der reflektierten Signale kann anschließend das Radarbild errechnet werden.

Zum Radar hin geneigte Flächen erscheinen überwiegend hell. Dem Radar abgewandte Berghänge zum Beispiel liegen im Schatten und sind dunkel. „SAR“-Systeme („Synthetic Aperture Radar“) liefern über große Aufnahmebereiche hinweg räumlich hoch aufgelöste Radarbilder.

Mit die besten zivilen Radaraufnahmen von der Erdoberfläche macht momentan das weiterentwickelte SAR-Gerät des europäischen Umweltsatelliten „Envisat“. Seine Aufnahmen des verunglückten Tankers „Prestige“ und des Ölteppichs vor der spanischen Küste gingen Ende 2002 um die Welt.

„Außerdem liefern Radargeräte wertvolle Informationen über Oberflächenrauhigkeit, Bodenfeuchte, Meeresströmungen und bei der Eisbeobachtung“, sagt der Geoforscher Kaufmann. Von der guten Datenlage profitiert nicht nur die Wissenschaft, sondern auch die Umweltbeobachtung.

In der Schifffahrt spielen Satellitenaufnahmen eine wichtige Rolle für Eiswarnungen. Kaufmann und seine Kollegen werten seit wenigen Jahren auch Radaraufnahmen von Erdbeben aus. Ihr Ziel ist es, die Verlagerung von Erdmassen auf Zentimeter genau zu kartieren und so zukünftige Erdbebenherde aufzuspüren.

Nikolaus Vagedes