Planet Wissen Startseite

Scharfe "Augen"

Heute umkreisen mehrere hundert Satelliten unseren Planeten, etwa 100 davon zur Erdbeobachtung - ausgestattet mit immer präziserer Technik. Geowissenschaftler erhalten von ihnen wichtige Daten, mit denen sie über lange Zeiträume Umweltveränderungen registrieren, großflächige Ereignisse auf der Erdoberfläche überwachen und daraus Modelle für die Zukunft ableiten können. Erstaunlich ist, dass Satelliten aus einer Entfernung von mehreren hundert Kilometern auf der Erdoberfläche überhaupt noch etwas "erkennen" können. Und auch sonst ist ihr Blick auf die Erde sehr speziell und eine faszinierende Angelegenheit.

Schöne bunte Welt

Die Welt präsentiert sich uns Menschen in den schönsten Farben. Das erstaunliche ist: Das Gehirn mischt sich diese bunte Welt aus nur drei Farbeindrücken zusammen. Die Netzhaut im menschlichen Auge besitzt Rezeptoren für die Farben Blau, Grün und Rot. Das sind nur kleine "Fenster" innerhalb des elektromagnetischen Spektrums des Sonnenlichtes. Gemessen an der Bandbreite dieses Spektrums - das von den extrem energiereichen Gammastrahlen bis zu den sehr langwelligen Radiowellen reicht, ist der für uns sichtbare Bereich dieses Spektrums nur ein winziger Bruchteil. Schon den kurzwelligen Ultraviolett- und den langwelligen Infrarotbereich, die nur etwas kurzwelliger als Blau beziehungsweise etwas langwelliger als Rot sind, können wir nicht mehr wahrnehmen.

Ich sehe was, was Du nicht siehst

Erdbeobachtungssatelliten haben Sensoren, die weit mehr als diesen für uns sichtbaren kleinen Ausschnitt aus dem elektromagnetischen Spektrum erfassen können. Moderne Erdbeobachtungssatelliten mit sogenannten Hyperspektralsensoren können bis zu über zweihundert unterschiedliche Wellenlängen registrieren. Jedes dieser "Fenster" gibt andere Informationen preis. Sehr wichtig für Geowissenschaftler ist zum Beispiel das "nahe Infrarot". Das ist der Anteil der Sonnenstrahlung, der vom Chlorophyll in den Pflanzen nicht absorbiert, sondern sehr intensiv zurückgestrahlt wird. Auch Grün wird von den Pflanzen reflektiert, (deshalb vermitteln uns Pflanzen auch diesen Farbeindruck), das Infrarot allerdings können wir nicht mehr wahrnehmen - die Satellitensensoren dagegen sehr wohl. Mit diesen "nahen Infrarot"-Daten, können Geowissenschaftler zum Beispiel den Gesundheitszustand von Wäldern beurteilen. Das ist hilfreich, um die Ausmaße von Waldschäden, zum Beispiel durch Waldbrände oder massive Rodungen, einschätzen zu können. Auch für die Landwirtschaft sind diese Infrarot-Messungen sehr wichtig.

Passive und aktive Satelliten

Satelliten mit Sensoren, die ausschließlich die von der Erdoberfläche reflektierte Sonnenstrahlung empfangen, werden als "passive Satelliten" bezeichnet. Dazu gehören zum Beispiel die Satelliten des LANDSAT-Programms der NASA (National Aeronautics and Space Administration), die seit den 1970er Jahren Bilder von der Erde liefern oder seit einigen Jahren der Satellit RapidEYE des DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt).

"Aktive Satelliten" dagegen haben nicht nur Sensoren, die Strahlung erfassen können - sie senden zusätzlich aktiv Signale zur Erde. Zum Beispiel Radarstrahlung - das sind Mikrowellen mit einer Wellenlänge im Zentimeterbereich. Die Radarstrahlen werden an der Erdoberfläche reflektiert und dann wieder von Sensoren am Satelliten erfasst. Aus der Zeitdifferenz "Signal senden" und "Signal empfangen" kann die Entfernung des angepeilten Objektes äußerst präzise berechnet und somit genaue Höhenprofile von der Erdoberfläche erstellt werden. Auch kann mit solchen Radarsatelliten die Beschaffenheit des Bodens analysiert oder die Dicke von Eisschichten bestimmt werden. Mit ihren "aktiven Radaraugen" können die Satelliten sogar durch Wolken und im Stockdunkeln "sehen".

Zwei Radaraugen sehen mehr - die Erde in 3D

Eine aktuelle und momentan noch weltweit einzigartige Radarsatellitenmission führt das DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) mit dem Satelliten-Zwillingspärchen TerraSAR-X / TanDEM-X durch. Aus einer Höhe von 514 Kilometern und dort nur circa 200 Meter voneinander entfernt umrunden die beiden Satelliten im Tandemflug und mit stereoskopem Radarblick die Erde und liefern den Geowissenschaftlern bereits seit 2010 Daten, aus denen in Zukunft ein hochpräzises dreidimensionales Höhenmodell der gesamten Erde generiert werden soll. Bis spätestens 2014 wird TerraSAR-X gemeinsam mit seinem Zwillingsbruder TanDEM-X die Erdoberfläche nach mehreren Umrundungen komplett und in 3D abgebildet und den Geowissenschaftlern ein Geländemodell mit einem Raster von zwölf mal zwölf Metern und einer Höhengenauigkeit von mehr als zwei Metern geliefert haben.