Raumfahrt : Scharfer Blick aus dem All

BerlinIn den letzten Monaten haben die Techniker des Raumfahrtkonzerns Astrium und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR im kasachischen Baikonur schwer geschuftet. Sie haben den deutschen Fernerkundungssatelliten TerraSar-X in eine Trägerrakete vom Typ Dnjepr-1 – eine umgebaute SS-18 Mittelstreckenrakete – integriert. Nach vielen Verzögerungen soll es nun am heutigen Freitag soweit sein. Die Rakete katapultiert den 1,3 Tonnen schweren, knapp fünf Meter großen Satelliten auf seine 514 Kilometer hohe Umlaufbahn.

„Mit TerraSar-X schicken wir das beste und leistungsfähigste zivile Weltraumradar ins All, das bisher gebaut wurde“, sagt Uwe Minne von Eads Space.

Unabhängig von Lichtverhältnissen und Bewölkungsgrad kann der Satellit die Erdoberfläche mit einer Genauigkeit von bis zu einem Meter kartieren.

Und das erstmals nicht nur für wissenschaftliche oder militärische Zwecke: Die Radaraufnahmen stehen – gegen gutes Geld, versteht sich – jedem Interessenten zur Verfügung. TerraSar-X ist der erste nationale Erdbeobachtungssatellit, der in öffentlich-privater Partnerschaft entwickelt wurde: Auftraggeber ist die DLR, gebaut wurde der Satellit von Eads Space und die Radardaten werden von der Infoterra GmbH vermarktet.

„Bisher hat man sich beim Bau von Erderkundungssatelliten an wissenschaftlichen Zielen orientiert“, erklärt Infoterra-Geschäftsführer Jörg Herrmann, „erst als die Daten da waren, hat man kommerzielle Anwendungen abgeleitet. Bei TerraSar-X haben wir den Spieß umgedreht: Wir haben erst den Markt analysiert und dann den Satelliten entwickelt.“

Erste Kunden gibt es bereits. Schon 2005 konnte Infoterra beispielsweise mit dem japanischen Unternehmen Pasco einen zehn Millionen Euro schweren Vertrag über die Nutzung von TerraSar-X-Daten für den japanischen Markt abschließen. Die Japaner sind vor allem daran interessiert, bei Erdbeben und anderen Katastrophen schnell verlässliche Daten zu erhalten. „Das muss auch durch Rauch und Wolken hindurch möglich sein“, so Herrmann. Flugzeuge oder mit optischen Kameras arbeitende Satelliten können das nicht leisten, die Radaraugen von TerraSar-X dagegen schon.

Besonders interessant könnten die TerraSar-X-Daten für Afrika und Südamerika sein. Dort ist die Topografie in vielen Regionen bisher nur ungenau bekannt. Die Nutzung von Luft- und Satellitenaufnahmen ist in tropischen Regionen wegen des hohen Bewölkungsgrads oft nicht lückenlos oder nur durch mehrjährige Messungen möglich. „Mit TerraSar-X können wir ein Land von der Größe Deutschlands innerhalb von zweieinhalb Monaten komplett abdecken“, sagt Herrmann, „nach weiteren zweieinhalb Monaten ist eine Radarbildkarte im Maßstab 1:50 000 fertig!“ Das entspricht der Auflösung einer Wanderkarte.

Aber auch für deutsche Landesvermessungsämter ist das Angebot interessant. Zwar gibt es hier flächendeckend Luftaufnahmen in hoher Auflösung. Doch die rechtlich vorgeschriebene Aktualisierung des Kartenmaterials im Fünfjahreszyklus ließe sich mit TerraSar-X vereinfachen. In Zusammenarbeit mit den Bundesländern Baden-Württemberg und Brandenburg entwickelt Infoterra hierfür ein Verfahren, das aus den Radardaten die Veränderungen herausfischt und in einer Differenzkarte darstellt.

Um eine möglichst hohe Auflösung zu erreichen, arbeitet TerraSar-X im Gegensatz zu bisherigen Radarsatelliten im kurzwelligen X-Band. Die Wellenlänge der Radarstrahlung beträgt hier drei Zentimeter, bisher wurden zumeist 5,7 oder sogar 24 Zentimeter genutzt – und je kürzer die Wellenlänge, desto besser die Auflösung. Die 4,8 Meter lange und 80 Zentimeter breite Antenne des Satelliten sendet jeweils kurze Pulse aus und registriert die Zeitspanne bis zum Empfang des Radarechos sowie die Intensität der reflektierten Strahlung. Der Radarstrahl tastet während des Fluges einen breiten Streifen am Erdboden ab, per Computer lässt sich dann aus den empfangenen Echos ein Bild rekonstruieren.

Die Radarantenne kann in drei verschiedenen Modi arbeiten. Im Weitwinkel erlaubt sie Bilder eines 100 Kilometer breiten und bis zu 1500 Kilometer langen Streifens mit einer Auflösung von 16 Metern. Eine mittlere Auflösung von drei Metern liefert der Satellit für 30 Kilometer breite und bis zu 1500 Kilometer lange Streifen. Und schließlich gibt es noch den „Spotlight-Modus“, bei dem die Antenne Aufnahmen einer fünf mal zehn Kilometer großen Region mit einer Auflösung von einem Meter liefern kann.

Eine zusätzliche Möglichkeit bietet der „duale“ Modus des Satelliten. Dabei wird die Antenne quasi in zwei Hälften geteilt, die unabhängig arbeiten. Die Überlagerung der von beiden Antennenteilen empfangenen Signale macht es möglich, auch Bewegungen am Erdboden zu erkennen. Damit ließen sich Verkehrsströme auf Autobahnen oder Schiffe beobachten, etwa zur Überwachung nationaler Hoheitsgewässer. Wenn TerraSar-X seinen Zielorbit erreicht hat, umkreist der Satellit die Erde alle 95 Minuten auf einer Bahn, die über die beiden Pole führt. Da sich die Erde von Umlauf zu Umlauf weiter- dreht, kann der Satellit auf diese Weise relativ schnell die gesamte Erdoberfläche erfassen.