Airbus Defence and Space

Augen im All

Die Erdbeobachtung mit Satelliten hat ihre Reifeprüfung bestanden

Die elegant geformte, weiße Spirale auf blauem Hintergrund erinnert an ein abstraktes Gemälde. Doch kein Mensch hat hier den Pinsel geschwungen. Der Wolkenwirbel wurde aus dem All fotografiert und ist längst zu einem vertrauten Bild in den Fernsehnachrichten geworden, wenn wieder einmal  irgendwo auf der Erde ein Hurrikan tobt.

Reise an den Rand des Weltalls © Airbus Defence and Space

Dabei ist es noch nicht lange her, dass Meteorologen zum ersten Mal dieses typische Wolkenmuster sehen konnten. Am 5. Oktober 1954 war eine Rakete der U. S. Navy über White Sands, New Mexico, 160 Kilometer hoch aufgestiegen und hatte auf dem Scheitelpunkt ihrer Flugbahn mit zwei 16-Millimeter-Filmkameras mehrere Bilder aufgenommen. Gemessen an heutigen Standards wirken die Aufnahmen unscharf und verwaschen. Doch die Wissenschaftler waren begeistert.

Reise an den Rand des Weltalls © Airbus Defence and Space

Sie erkannten sofort, welche ungeheuren Möglichkeiten die Weltraumperspektive für die Erforschung des Wetters bietet. Dem Raketenexperiment folgten daher bald Satelliten, die dauerhaft in der Erdumlaufbahn stationiert wurden.

So übermittelte der US-Satellit TIROS am 1. April 1960 das erste Fernsehbild der Erde aus dem All. Ende 1977 hatte auch Europa mit Meteosat-1 (gebaut von der Airbus Defence and Space Vorgängerfirma Aerospatiale) seinen ersten Wettersatelliten ins All geschossen.

Erstes Fernsehbild von aus dem Weltraum. Aufgenommen von TIROS-1 (1. April 1960). © NASA

Erstes Fernsehbild von aus dem Weltraum. Aufgenommen von TIROS-1 (1. April 1960).
   

Envisat: Europas größter und komplexester Umweltsatellit Envisat (ENVIronmental SATellite) wurde 2002 von einer Ariane-5-Trägerrakete auf eine polare Umlaufbahn in 800 km Höhe gebracht

Mittlerweile hat sich die „Mission zum Planeten Erde“, wie die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA Anfang der 1980er-Jahre ihr Programm zur Erforschung unseres Heimatplaneten betitelte, zu einem der größten und komplexesten Raumfahrtvorhaben entwickelt. Mehr als tausend Fernerkundungssatelliten umkreisen heute die Erde in unterschiedlichen Höhen und Umlaufbahnen. Von dort oben haben sie nicht nur einen einzigartigen Überblick. Mit ihren Sensoren erfassen sie auch Bereiche des elektromagnetischen Spektrums, die dem menschlichen Auge verborgen bleiben.

Envisat: Europas größter und komplexester Umweltsatellit Envisat (ENVIronmental SATellite) wurde 2002 von einer Ariane-5-Trägerrakete auf eine polare Umlaufbahn in 800 km Höhe gebracht. © Airbus Defence and Space

 

Während der Mensch nur in dem schmalen Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts zwischen 0,4 (blau) und 0,8 (rot) Mikrometern Farben und Helligkeiten unterscheiden kann, können die „Augen“ von Satelliten wie dem 2002 gestarteten europäischen Flaggschiff Envisat (entwickelt und gebaut von Airbus Defence and Space) das auch im Ultraviolett-, Infrarot- oder Mikrowellenbereich. Und wie verschiedene Grünschattierungen beim Laub etwas über den Zustand eines Waldgebietes verraten, enthalten auch die „Farben“ des für uns unsichtbaren Lichtes wichtige Informationen.

Die Intensität etwa, mit der ein Körper im Bereich des thermischen Infrarots bei 11 Mikrometern strahlt, lässt Rückschlüsse auf seine Temperatur zu. Auf diese Weise können Satelliten noch aus 800 Kilometer Höhe die Oberflächentemperaturen in den Ozeanen mit einer Genauigkeit von 0,5 Grad Celsius messen und liefern damit nicht nur Meteorologen wichtige Daten, sondern auch Klimaforschern, Meeresbiologen oder Fischern.

Verringerte Ozonwerte über der nördlichen Hemissphäre © ESA

Bei Beobachtungen aus dem All fiel auch erstmals das Ozonloch auf. Als der 1978 gestartete US-Satellit Nimbus-7 stellenweise extrem geringe Ozonkonzentrationen in der Stratosphäre beobachtete, wurde das vom Computer allerdings zunächst als Messfehler interpretiert und automatisch nach oben korrigiert. Erst nachdem auch Messungen von Forschungsstationen in der Antarktis auf eine Zerstörung der Ozonschicht hindeuteten, wurden die Nimbus-Daten erneut überprüft. Sie waren völlig korrekt gewesen.

Verringerte Ozonwerte über der nördlichen Hemissphäre © ESA


Die richtige Interpretation der von den Satelliten übermittelten Sensordaten wird auch in Zukunft ein Forschungsthema bleiben. Neue Fragestellungen werden zu verbesserten Sensoren und immer wieder neuen Satellitenmissionen führen. Ihre Reifeprüfung hat die Satellitenfernerkundung jedoch schon längst bestanden.

Nach erfolgreichen Missionen wie ERS-1, ERS-2 (beide unter Systemführung der Airbus Defence and Space Vorgängerfirma Dasa) und Envisat wird sie im Rahmen des europäischen Systems GMES (Global Monitoring for Environment and Security), das ab 2014/2015 vollständig in Betrieb sein soll, auch in Europa endgültig zum Alltag.

Das allererste Bild von ERS-1. Die Aufnahme vom 27. Juli 1991 zeigt die Friesischen Inseln vor der Küste Hollands. © ESA

Das allererste Bild von ERS-1. Die Aufnahme vom 27. Juli 1991 zeigt die Friesischen Inseln vor der Küste Hollands. © ESA
 

Ein sorgfältig zusammengestelltes Orchester verschiedenster Sensoren wird dann regelmäßig die Erdoberfläche, Ozeane und Atmosphäre abtasten. So ist jederzeit ein globaler Überblick über den Zustand der Umwelt und die Kreisläufe der Natur möglich, und auf verschiedenste Nutzer zugeschnittene Informationspakete können bereitgestellt werden.

Denn das ist der große Vorteil der Fernerkundung aus dem Weltall: Je nach Umlaufbahn und Anzahl der Satelliten lässt sich in regelmäßigen Abständen jeder Punkt der Erde beobachten. Das beschert nicht nur der Wetter- und Klimaforschung einen unschätzbaren Datenfundus, sondern mittlerweile auch der Landwirtschaft, der Fischerei, der Archäologie und vielen anderen Anwendungen. Der routinemäßige Blick aus dem All auf die Erde erleichtert die Planung von Rettungsmaßnahmen nach Katastrophen. Und er bietet denjenigen, die auf dem Bildschirm besorgt den Weg des weißen Wolkenwirbels verfolgen, genügend Zeit, sich in Sicherheit zu bringen.

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