Berlin, ILA 2006, 16 Mai 2006
Innovation auf dem Gebiet der Geodäsie, d.h. der Erdvermessung, besitzt eine lange Tradition in Deutschland. Mit dem neuen Satelliten TanDEM-X wollen das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR) und Europas führender Satellitenhersteller EADS Astrium, Friedrichshafen, ein neues Kapitel in der "Erdvermessung" aufschlagen.
Schon dem großen Naturforscher Alexander von Humboldt war die Vermessung der Erde ein großes Anliegen, das er mit einfachen Verfahren auf seinen langen Forschungsreisen verfolgte. Die heute eingesetzten Techniken, wie z. B. die Photogrammetrie, erlauben natürlich eine weitaus präzisere, schnellere und – da flugzeug-getragen – wesentlich mühelosere Vermessung großer regionaler Flächen.
Auch das Potenzial für die Erdvermessung aus dem All ist schon durch mehrere Missionen nachgewiesen worden, beispielsweise das ERS1/ERS2–Tandem und die Radarmission mit dem US Space Shuttle SRTM. Allerdings blieben die erzielten Genauigkeiten deutlich hinter denen terrestrischer und flugzeug-getragener Verfahren zurück. Diese Lücke wird nun mit der deutschen Satelliten-Mission TanDEM-X geschlossen.
Die Ingenieure der EADS Astrium in Friedrichshafen beginnen jetzt mit dem Bau des Satelliten TanDEM-X. Ziel ist es, diesen Satelliten im Jahr 2009 auf seine Umlaufbahn zu schicken. Er soll dann zusammen mit dem nahezu baugleichen Radar-Satelliten TerraSAR-X, der im Herbst 2006 gestartet wird, ein hochpräzises Radar-Interferometer bilden.
Mit Hilfe der Doppel-Formation TerraSAR-X/TanDEM-X wird es möglich sein, die komplette Landoberfläche der Erde, das sind 150 Millionen Quadratkilometer, innerhalb von nur 2,5 Jahren vollständig zu vermessen. Die Auflösung des erzeugten digitalen Höhenmodells wird der der existierenden flugzeug-getragenen Verfahren entsprechen: Für ein 12-Meter-Raster (Straßenbreite) wird eine Höheninformation mit < 2 Metern Genauigkeit bestimmt.
Der entscheidende Vorteil der satellitengestützten Vermessung der Erde liegt in der Erzeugung eines weltweit durchgehenden, homogenen Geländemodells ohne Brüche an regionalen oder Ländergrenzen oder Inhomogenitäten, die aus unterschiedlichen Messverfahren und zeitlich gestaffelten Messkampagnen entstehen (Mosaike). Hierbei spielt der Einsatz des Radars eine entscheidende Rolle, da es vollkommen unabhängig von Wetter- und Beleuchtungsbedingungen betrieben werden kann.
Das Verfahren ist derzeit konkurrenzlos und findet insbesondere in den USA erhebliche Beachtung. TanDEM-X ist ein Schlüsselprojekt zur Demonstration, zur Sicherung und zum Ausbau der deutschen Kompetenz und Wettbewerbsfähigkeit in der satellitengestützten Radartechnik.
Das Projekt TanDEM-X wird – wie schon TerraSAR-X – in einer Public-Private-Partnership zwischen EADS Astrium GmbH und der Deutschen Raumfahrtagentur, DLR, realisiert. Dieses regelt eine Nutzung der Daten für wissenschaftliche Zwecke unter Leitung des DLR-Institutes für Mirowellensysteme und zu kommerziellen Zwecken, die exklusiv in Händen der Firma Infoterra GmbH (Friedrichshafen) liegt, einer Tochterfirma der EADS Astrium GmbH.
Die Bereitstellung industrieller Investitionen für die Realisierung dieser Mission entlastet den öffentlichen Sektor in signifikanter Weise und bezogen auf die Höhe der eingesetzten öffentlichen und industriellen Mittel stellt die TanDEM-X Mission ein äußerst kostengünstiges und wirtschaftliches Engagement dar. Die von Seiten der Industrie geleistete Teilfinanzierung wird auf der Basis des Geschäftsplanes amortisiert. Bei positivem Verlauf der Kommerzialisierungsanstrengungen können zusätzliche Mittel erwirtschaftet werden, die dann für die Weiterentwicklung von Technologie und Anwendung im Bereich der radargestützten Erdbeobachtung zur Verfügung stehen.
Digitale Geländemodelle sind von fundamentaler Bedeutung für zahlreiche wissenschaftliche und kommerzielle Anwendungen. Für nahezu alle geo-wissenschaftliche Fachgebiete wie beispielsweise die Hydrologie, Glaziologie, Geologie, Forst- und Umweltwissenschaften stellen präzise, aktuelle Informationen über die Erdoberfläche und ihre Topographie eine wichtige Grundlage dar.
Digitale Geländemodelle sind außerdem Voraussetzung für eine zuverlässige Navigation gerade im Hinblick auf die sich ebenfalls weiterentwickelnden Navigationssysteme wie GNSS und Galileo. Neben der Erzeugung von digitalen Geländemodellen lassen sich mit dem Satelliten-Duo punktuelle Geschwindigkeitsmessungen durchführen, und zwar sowohl von sehr langsamen (Gletscherfluss) wie auch von schnellen Bewegungen (Straßenverkehr). Diese Messverfahren sollen wissenschaftlich/experimentell erprobt werden und dienen der Erschließung künftiger operationeller Anwendungen. Das international besetzte Wissenschaftler-Team für TanDEM-X besteht aus ca. 100 renommierten Vertretern aus unterschiedlichen geowissenschaftlichen Fachgebieten sowie Experten in Radartechnik und -verfahren. Die Hälfte der Wissenschaftler kommt aus deutschen Universitäten und Forschungseinrichtungen.
Das hervorragende Preis-/Leistungsverhältnis der TerraSAR-X / TanDEM-X Satelliten wird es erlauben, Geländemodelle zu einem sehr viel günstigeren Preis anzubieten, als dies mit den aktuellen Verfahren möglich ist. Bereits heute besteht eine weltweite Nachfrage, einerseits von nationalen Kartierungsbehörden in aufstrebenden Ländern mit schlechtem Kartierungsstatus; andererseits von nachrichtendienstlichen Organisationen aus EU, NATO, G7, MGCP, etc., die zunehmend mit großen Budgets auf Daten kommerzieller Anbieter zurückgreifen.
Deutschland wird mit dem Digitalen Geländemodell der Erde ab 2010 über ein attraktives und weltweit einmaliges Datenprodukt verfügen, welches in Initiativen und Programmen wie z. B. ZKI (Zentrum für satellitengestützte Kriseninformation), GMES (Global Monitoring for Environment and Security) und GEOSS (Global Earth Observation System of Systems), aber auch in sicherheitsrelevante Kooperationsabkommen eingebracht werden kann.
Aus technischer Sicht stützt sich das satellitengestützte Radar-Interferometer auf drei wesentliche Elemente:
• Die beiden Satelliten TerraSAR-X und TanDEM-X müssen in einer sehr engen und konfigurierbaren Formation fliegen, ihr Abstand wird je nach Bedarf zwischen wenigen Kilometern und 200 Metern eingestellt. Zusätzlich umkreisen sich die beiden Satelliten einmal im Laufe eines Erdumlaufs. Der kollisionsfreie Flug der beiden Satelliten stellt eine spannende Herausforderung dar, die von den Spezialisten des GSOC (German Space Operations Center, Oberpfaffenhofen) gemeistert werden wird.
• Wie bei jedem Interferometer ist es entscheidend, den „Augen-Abstand“ der beiden verwendeten Sensoren – hier der Radar-Instrumente auf den Satelliten TerraSAR-X und TanDEM-X – möglichst exakt zu kennen. Diese Abstandmessung beruht auf einer ausgeklügelten Auswertung der von jedem der beiden Satelliten empfangenen GPS-Signale. Im oben beschriebenen Formationsflug werden die Wissenschaftler des GFZ (GeoForschungszentrums Potsdam unter Leitung von Prof. Rothacher) die Basislinie mit einer Genauigkeit von ca. 1 mm bestimmen können.
• Das dritte wichtige Element besteht in der exakten zeitlichen Synchronisation der beiden Radar-Instrumente. Hierzu werden pulsförmige Signale von einem zum anderen Satelliten geschickt, die erlauben, die Aufnahme von Radar-Bildern im Bereich von Mikrosekunden aufeinander abzustimmen. Der so erreichte bi-statische Betrieb unseres Radar-Interferometers ist weltweit einmalig und ein Schlüssel für die herausragende Genauigkeit des Systems.
Sämtliche für die Mission notwendigen Technologien sind bereits heute untersucht und erprobt, die technischen Risiken sind daher als gering und beherrschbar einzustufen.
TanDEM-X - ein Programm mit großer Bedeutung und großem Nutzen für die deutsche Raumfahrt: Technologie, wissenschaftliche und kommerzielle Anwendungen der radargestützten Erdbeobachtung werden substanziell gestärkt. Alle bisherigen deutschen Engagements in radargestützter Erdbeobachtung sind erfolgreich verlaufen, haben die internationale Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Raumfahrt auf diesem Gebiet enorm gestärkt und sind das Ergebnis einer konsequenten Schwerpunktsetzung im nationalen Raumfahrtprogramm.
EADS Astrium ist der führende Satellitenspezialist in Europa. Die Aktivitäten reichen von kompletten Systemen für zivile und militärische Telekommunikations- und Erdbeobachtungssatelliten über wissenschaftliche Raumfahrtprogramme bis hin zur Satellitennavigation sowie die dazugehörige Avionik und Ausrüstung. EADS Astrium ist eine Tochtergesellschaft der EADS SPACE, einer der weltweit führenden Anbieter von zivilen und verteidigungstechnischen Raumfahrtsystemen. Im Jahr 2005 erreichte EADS SPACE einen Umsatz von 2,7 Milliarden EURO und beschäftigte rund 11.000 Mitarbeiter in Frankreich, Deutschland, Großbritannien und Spanien.
Der EADS-Konzern ist ein global führender Anbieter in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungsgeschäft und den dazugehörigen Dienstleistungen. Im Jahr 2005 lag der Umsatz bei rund 34,2 Milliarden EURO, die Zahl der Mitarbeiter bei mehr als 113.000.
