Radarsatellit sieht durch Wolken

Seit mehr als zwei Jahren beobachtet der Satellit TerraSAR-X die Erde. Das dem Lateinischen entlehnte Terra steht für Erde, SAR für die Radartechnologie – Synthetic Aperture Radar – und X für den Frequenzbereich im X-Band. Mit der Radartechnologie kann der Satellit auch bei Bewölkung und Dunkelheit Daten der Erdoberfläche erfassen. Die Aufnahmen sind begehrt bei Wissenschaftlern wie bei kommerziellen Nutzern. „TerraSAR-X ist Deutschlands erster Radarsatellit und zugleich der erste nationale Fernerkundungssatellit, der in öffentlich-privater Partnerschaft zwischen dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Astrium GmbH aus Friedrichshafen realisiert wurde“, erklärt DLR-Vorstandsvorsitzender Prof. Dr. Johann-Dietrich Wörner. „Deutschland ist hiermit Vorreiter bei gemeinschaftlich von öffentlicher Hand und Industrie durchgeführten Weltraummissionen“, betont er. Das DLR ist verantwortlich für die Planung und Durchführung der Mission, für die Steuerung des Satelliten und des Radarinstruments sowie für die wissenschaftliche Nutzung der TerraSAR-X-Daten.

Seit dem Start von TerraSAR-X wurden vom Missionskontrollzentrum des DLR mehr als 35.000 Radaraufnahmen der Erdoberfläche angefertigt und zu rund 50.000 hochwertigen Produkten verarbeitet. Weil die räumliche Auflösung deutlich unter einem Meter liegt, ist es auch möglich, zwei zeitversetzte Aufnahmen einer Szene vollautomatisch pixelgenau zu überlagern. Und dies ergibt spannende Bilder, bei denen Veränderungen sichtbar werden: Die radiometrische Genauigkeit sowie die sehr gute Stabilität des Radarinstruments tun ihr Übriges dazu, dass die Anwender begeistert sind, sei es in Land- oder Forstwirtschaft, bei der Landnutzung oder Vegetationsbeurteilung, bei der Beobachtung städtischer Gebiete oder der Kartografie. Auch die Eisforschung oder maritime Anwendungen profitieren von diesen Daten. Bereits mehrfach wurden die so gewonnenen Informationen von internationalen Behörden zur Unterstützung des Krisenmanagements nach Naturkatastrophen eingesetzt. Überflutungsgebiete wurden kartiert, Schäden nach Erdbeben abgeschätzt. Als beispielsweise wochenlange Regenfälle Anfang November 2007 in den mexikanischen Bundesstaaten Tabasco und Chiapas zu verheerenden Überschwemmungen führten und eine Million Menschen obdachlos wurden, unterstützte das DLR-Zentrum für Satellitengestützte Kriseninformation die mexikanische Zivilschutzbehörde mit Satellitenbildkarten der Überschwemmungsgebiete.

Auch zur Verkehrsbeobachtung können TerraSAR-X-Daten herangezogen werden. Dazu hat das DLR bereits ausgewählte Autobahnabschnitte in Deutschland, Österreich, der Schweiz sowie in Kalifornien aufgenommen. Gegenüber stationären Messverfahren können mit dem Satelliten Verkehrsinformationen ohne jegliche Installationen am Boden gewonnen werden, und das wetterunabhängig und grenzüberschreitend. Die Anwendung ist nicht nur auf das Erkennen von Staus beschränkt. „Wir können auf diese Weise die mittlere Geschwindigkeit entlang von Autobahntrassen messen und daraus die augenblickliche Reisezeit zwischen Verkehrsknotenpunkten ermitteln“, erläutert Hartmut Runge vom DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung. Mit Hilfe dieser Daten könnten Anbieter von Verkehrsinformationsdiensten die mit herkömmlichen Methoden gewonnenen Daten verifizieren und Lücken in ihrem Informationsnetzwerk schließen.

Am Beispiel einer spektakulären Aufnahme der Golden Gate Brücke am Eingang zur Bucht von San Francisco wird die außerordentlich hohe Lokalisierungsgenauigkeit der TerraSARX-Bilder deutlich: Im Bild sind sogar Spiegelungen der Brücke an der Wasseroberfläche zu sehen, die durch Reflexion des Radarsignals zwischen Brücke und Wasseroberfläche zu Stande kommen. Selbst die beiden Hauptkabel mit einem Durchmesser von 0,92 Metern und die Hänger in einem Abstand von 15 Metern sind zu erkennen. Durch die Überlagerung dreier unterschiedlich farbkodierter Bilder, die zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommen wurden, erscheinen Veränderungen, die zwischen diesen Aufnahmen stattfanden, farbig. Alle unveränderten Bildbereiche sind grau. Im Oktober 2009 soll ein zweiter, nahezu baugleicher deutscher Radarsatellit, TanDEM-X, vom russischen Weltraumbahnhof Baikonur aus starten. Das deutsche Doppel wird dann in einer engen Formation mit Abständen zwischen einigen Kilometern und 200 Metern fliegen. Dabei tanzt der neue Satellit TanDEM-X gleichsam um TerraSAR-X. Zusammen können die beiden Satelliten dreidimensionale Datenprodukte liefern, die zu einem globalen, digitalen Höhenmodell aller Landmassen der Erdoberfläche mit bislang unerreichter Genauigkeit führen.