Quelle: DLR 2. November 2022.

2. November 2022 – Seit seinem Start vor sieben Monaten hat der deutsche Umweltsatellit EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) fleißig Daten gesammelt. Mehr als 11,4 Millionen Quadratkilometer unserer Erdoberfläche hat er aus circa 650 Kilometern Entfernung mit seinen 242 Spektralkanälen aufgenommen – eine Fläche größer als Europa. Doch diese Daten wurden noch nicht für die Wissenschaft erhoben. Sie wurden gebraucht, um das Hyperspectral Imager (HSI) Instrument optimal für den wissenschaftlichen Betrieb einzustellen und die Qualität der Daten zu überprüfen.

„EnMAP hat uns bereits in seiner sogenannten Kommissionierungsphase erstklassige Aufnahmen von herausragender Qualität von unserem Planeten geliefert. Wir freuen uns, dass wir diese Testphase im Oktober erfolgreich abschließen konnten und nun in den Routinebetrieb starten. Wir dürfen schon sehr darauf gespannt sein, welche neuen, spannenden Erkenntnisse die Wissenschaft in den kommenden Dekaden aus EnMAP-Daten für den Schutz unseres Planeten gewinnen wird. Denn sie können zum Beispiel dazu beitragen, die Erträge in der Landwirtschaft nachhaltig zu verbessern und damit die Ernährungssicherheit bei einer steigenden Weltbevölkerung sicherzustellen“, betont Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstandsmitglied und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR, die die EnMAP-Mission im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) führt.

Während der Kommissionierung mussten die verschiedenen Komponenten des EnMAP-Satelliten sowie das HSI-Instrument verschiedene Tests durchlaufen. In dieser heiklen Phase konnte das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum in Oberpfaffenhofen (GSOC) durch seine langjährige Erfahrung zum erfolgreichen Verlauf der Kommissionierung beitragen und wird auch weiterhin für den Betrieb und – wenn nötig – rund um die Uhr für die Sicherheit des Satelliten im All zur Verfügung stehen. Empfangen werden die EnMAP-Daten vom Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) und dem Institut für Methodik der Fernerkundung in Oberpfaffenhofen, die auch alle Bilder im Rahmen der Kommissionierungsphase kalibriert, auf die Eigenschaften des Instrumentes im Orbit optimiert und gemeinsam mit dem GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) die Datenqualität so stetig verbessert haben. Denn die Daten, die der Satellit zur Erde schickt, sind für den Nutzer nicht direkt verwendbar. Nur wenn sie weiterverarbeitet, also kalibriert, mit Lage- und Positionsbestimmungen versehen sowie die Einflüsse der Atmosphäre korrigiert werden, können die Nutzer am Ende quantitative und qualitative Aussagen aus den Produkten ziehen.

Ab sofort können Forscherinnen und Forscher weltweit ihre Anfragen beim DLR einreichen. Auf archivierte Daten kann unmittelbar kostenfrei zugegriffen werden. Ein Konsortium unter Leitung der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR und des GFZ prüft die Beobachtungsanträge, die aus den Bereichen Einflüsse des Klimawandels, Veränderungen der Landbedeckung und Oberflächenprozesse, Biodiversität und Ökosystem, Zugang zu Wasser und Wasserqualität, natürliche Ressourcen sowie Katastrophenmanagement kommen können. Auch für die „International Charter Space and Major Disasters“ zur kurzfristigen Notfallunterstützung im Katastrophenfall wird EnMAP auf Anfrage wichtige Daten liefern und so die Rettungskräfte weltweit unterstützen. Besonders wichtig erachtet die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR die langfristige Überwachung von Umweltveränderungen. Daher wird diesem Themenkomplex ab Start der Routinephase der Mission Priorität bei der Auswahl zukünftiger Beobachtungen eingeräumt.

Auf dem Weg zu einer nachhaltigeren Landwirtschaft
Der Landwirtschaft kommt in unserer Gesellschaft eine bedeutende Rolle in den Bereichen der Nahrungsmittelversorgung, aber auch in der Baustoff- und Energieversorgung zu. Mit EnMAP eröffnen sich nun neue Möglichkeiten für die Präzisionslandwirtschaft und das landwirtschaftliche Monitoring. Denn seine spektral hochaufgelösten Daten enthalten wichtige Informationen über den Zustand und die Gesundheit von Nutzpflanzen. Am 28. Juli 2022 machte EnMAP bereits während der Kommissionierungsphase eine Aufnahme vom nördlichen Raum Münchens. Unter der Verwendung von effizienten Algorithmen und modernen Techniken des maschinellen Lernens konnten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Departments für Geographie an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) erstmalig biophysikalische und biochemische Pflanzeneigenschaften großflächig quantifizieren und kartieren. Durch eine wachsende Weltbevölkerung und gleichzeitig starke Umwelteinflüsse der Landwirtschaft, zum Beispiel die Emission klimawirksamer Gase betreffend, steigt die Nachfrage nach landwirtschaftlicher Produktion. Vor diesem Hintergrund können die neuen Informationen in landwirtschaftlichen Managementsystemen genutzt werden, um die Ressourceneffizienz und die Nachhaltigkeit der erforderlichen Ertragsoptimierung zu unterstützen.

Mit EnMAP „verräterischen Methanfahnen“ auf der Spur
Die Produktion fossiler Brennstoffe – hauptsächlich Öl- und Gasförderung sowie Kohlebergbau – ist für große Teile der menschengemachten Methanemissionen verantwortlich. Sie treten häufig als „Methanfahnen“ auf, die von punktförmigen Quellen ausgestoßen werden. Diese relativ kleinen Oberflächenelemente setzen verhältnismäßig große Gasmengen frei und hinterlassen damit eine verräterische Spur in der Atmosphäre. Erkennt man diese Spur schnell, dann kann man die Ursache rasch entfernen und damit die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre bedeutend verringern. Mit weltraumgestützten, bildgebenden Spektrometern wie EnMAP lassen sich diese Methanemissionen am besten weltweit und flächendeckend überwachen. Das Potenzial der deutschen Umweltmission zur Kartierung dieser Methanfahnen wurde durch erste Messungen in der Kommissionierungsphase bereits bestätigt. Bei diesen Aufnahmen wurden Öl- und Gasförderbecken im südlichen Teil Turkmenistans von EnMAP am 6. Oktober 2022 erfasst. Gleich mehrere aktive Methan-Punktquellen in dieser Region haben Forscherinnen und Forscher vom Research Institute of Water and Environmental Engineering (IIAMA) der Universitat Politècnica de València anhand abgeleiteter EnMAP-Karten zur Erhöhung der Methankonzentration entdeckt.

Einblicke in die Geologie des größten Erosionskraters der Welt
In der israelischen Wüste Negev liegt der größte, durch natürliche Erosion entstandene Krater der Welt – das Makhtesh-Ramon-Basin. In den letzten 220 Millionen Jahren hat sich das weichere Gestein wie beispielsweise Sandstein aus den Flächen härterer Sorten wie Kalkstein und Dolomit herausgewaschen, weggeschwemmt und einen einzigartigen Krater geschaffen. Dieser Nationalpark, der zu den trockensten Gegenden auf unserem Planeten gehört, ist ein Sammelbecken für Fossilien, urzeitliche Vulkankegel, Magmaspalten und -kammern sowie versteinerte Korallenriffe – aber vor allem für Mineralien, die in größter Vielfalt und Fülle dort im Gestein einlagern. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler interessieren sich besonders für diese geologische Einheiten einschließlich Sandstein, eisenoxidreiche Gesteine, Gips, Kalkstein, Dolomit, Tonminerale – wie das Schichtsilikat Kaolinit – und bereits tief in der Erde abgekühlte (plutonisch), kristalline Gesteinseinheiten. Mit dem bloßen Auge sind der Sandstein und die an die Oberfläche „gewanderten“, plutonisch kristallinen Gesteinseinheiten zwar sichtbar. Doch was verbirgt sich darunter? Welche Mengen an Gestein und Mineralien lagern dort im Felsen? Und wie sind diese Einheiten verteilt? Diesen Fragen ist EnMAP zusammen mit Forschenden des Remote Sensing Laboratory der Universität Tel-Aviv auf den Grund gegangen.

Deren Daten aus der Kommissionierungsphase des Satelliten, die vom DLR-Bodensegment prozessiert, bereitgestellt und mit dem GFZ zusammen aufbereitet wurden, geben einen guten Vorgeschmack auf die hohe Qualität der Daten, die wir während der Betriebsphase erwarten können. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler konnten sehr genau zwischen verschiedenen Gesteinsarten (zum Beispiel Dolomit oder Kalkstein) und Mineralien (wie Tone, Sulfate) sowie Variationen innerhalb von Mineralarten aus einem Streifen von vierzig mal sieben Kilometern unterscheiden und sich ein gutes Bild von der Menge und Verteilung der kartierten Einheiten im Vergleich zu flugzeug- und bodengestützten Daten machen – Wissen, dass ohne hyperspektrale EnMAP-Bilder aus dem All gar nicht möglich wäre.

Wasserqualität im Bodensee vom All aus überwachen
Als größtes Wasserreservoir Europas spendet der Bodensee Millionen von Menschen Trinkwasser. Doch in den Monaten Juli und August 2022 erreichte der See einen traurigen Tiefststand: Bedingt durch eine lange Trockenheit in Zeiten des Klimawandels wurde am 9. August 2022 ein sehr niedriger Wasserstand von nur 3,05 Metern in Konstanz gemeldet – nur vier Zentimeter über dem saisonalen Rekord. Die Folge: Je flacher das Wasser, desto schneller erwärmt es sich. Daraufhin wurden an einigen Stellen Sedimente an die Wasseroberfläche gespült und es bildeten sich grüne Algenteppiche in riesigem Ausmaß.

Diese Teppiche wachsen besonders schnell, wo es viele Nährstoffe gibt und das Wasser warm ist. Um einen Überblick über das exzessive Algenwachstum zu bekommen, hat EnMAP am 1. August 2022 in der Kommissionierungsphase den Bodensee und seine Chlorophyll-a-Konzentration aus dem All unter die Lupe genommen. Die vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) ausgewerteten Daten dieses wichtigen Pflanzenfarbstoffs geben Aufschluss über die Photosynthese und damit über das Wachstum der Algen. Die satellitengestützten Datensätze zur Verbreitung und Produktivität verschiedener Phytoplanktongruppen sind äußerst wertvoll für die Überwachung der Wasserqualität von Binnengewässern und deren Nutzung als Wasser- und Nahrungsquelle sowie als Naherholungsgebiet.

EnMAP – die deutsche Umweltmission und ihre Partner
Die Umweltmission EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt. Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt. Die Mission steht unter der wissenschaftlichen Leitung des GeoForschungsZentrums Potsdam (GFZ).

Mit dem Aufbau und dem Betrieb des Bodensegments sind drei Institute und Einrichtungen des DLR beauftragt worden: Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum in Oberpfaffenhofen führt den Satellitenbetrieb durch und überwacht ihn. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum und das Institut für Methodik der Fernerkundung empfangen, kalibrieren und prozessieren, archivieren und machen die Satellitendaten der Wissenschaft zugänglich. Auch Firmen und Behörden werden die Daten verwenden und damit künftige Services vorbereiten. Die zukünftige Nutzung der EnMAP-Hyperspektraldaten durch Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen und die Entwicklung von speziellen Anwendungen werden durch BMWK-Förderprogramme unterstützt.

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• EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) auf Falcon 9

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Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft 1. August 2022.

1. August 2022 – Am 1. April 2022 um 18:24 Uhr mitteleuropäischer Zeit war es soweit: Der deutsche Umweltsatellit »EnMAP« – kurz für »Environmental Mapping Analysis Program« – startete vom US-Raumflughafen Cape Canaveral seine Reise ins All. Von dort aus soll er fünf Jahre lang die Erde analysieren und u.a. Daten zu Klimawandelauswirkungen, der Verfügbarkeit und Qualität von Wasser oder Änderungen der Landnutzung liefern. Die ersten Daten, die der Satellit zur Erde sandte, stammten vom Bosporus: Analysiert wurde das Frequenzspektrum, das typisch für Algenanreicherungen im Wasser ist. Auf diese Weise wollen Forschende die Algenwanderung und den Algenbesatz untersuchen. Möglich werden solcherlei Analysen unter anderem durch Fraunhofer-Technologie in gleich zweifacher Ausführung.

Herzstück des Satelliten: Ein Doppelspalt aus dem Fraunhofer IMM
Für seine Analysen detektiert der Satellit das Licht der Sonne, das von der Erde reflektiert wird. Allerdings ist der Wellenlängenbereich von 420 bis 2420 Nanometer, also vom sichtbaren Licht bis ins tiefe Infrarot, zu groß, um ihn mit nur einem Spektrometer aufzunehmen. Hier hilft eine Technologie des Fraunhofer IMM. »Wir haben einen hochpräzisen Doppelspalt gefertigt, der das einfallende Licht in zwei Detektoren lenkt«, erläutert Stefan Schmitt, Gruppenleiter am Fraunhofer IMM in Mainz. Da die beiden Spalte naturgemäß räumlich ein wenig voneinander entfernt sind, blicken sie nicht auf die gleichen Stellen der Erde. »Es dauert also den Bruchteil einer Sekunde, bis der zweite Spalt dieselbe Stelle der Erde betrachtet wie der erste«, sagt Schmitt. Dieser Versatz muss genauestens bekannt sein, um die Aufnahmen überlagern zu können und die gewünschte Auflösung von 30 Metern zu erreichen.

Der Clou liegt zum einen in der äußerst präzisen Fertigung des Doppelspalts, was nur mit Siliziumtechnologie möglich ist. »Zwar sind die Techniken, über die wir am Institut verfügen, recht gut geeignet, um diese Anforderungen zu erfüllen, dennoch gab es zahlreiche herausfordernde Details«, erinnert sich Schmitt. Beispielsweise erwiesen sich die anfangs rechteckigen Spalte mechanisch als nicht stabil genug. Die Forscherinnen und Forscher fertigten daher Spalte mit einem gestuften Querschnitt. »Trotz umfangreicher Simulationen und Analysen unserer Partner mussten wir das Design und weitere Anforderungen während der laufenden Prozessphase ändern. Solche Dinge passieren gelegentlich, wenn man Neuland betritt, aber wir sind darauf vorbereitet«, sagt Schmitt. Auch weitere Komponenten der Baugruppe – etwa zur Lichtumlenkung oder zur Unterdrückung von Streulicht – mussten die Forschenden mit höchster Präzision aus weltraumgerechten Materialien wie Aluminium, Edelstahl, Nickel und Invar fertigen, deren Eigenschaften präzise vermessen und dokumentiert wurden. Trickreich war zudem der Zusammenbau der Baugruppe mit dem Doppelspalt. »Die Toleranzen waren kleiner als fünf Mikrometer, also kleiner als ein Zehntel eines Haars«, erläutert Schmitt. All dies ist hervorragend gelungen.

Leicht und präzise: Metallspiegel aus dem Fraunhofer IOF
Auch das Fraunhofer IOF brachte seine Expertise in den Satelliten ein: Als einer der besten Metalloptik-Entwickler der Welt wurden alle Metallspiegel der EnMAP-Optik am IOF hergestellt. »Für Weltraumanwendungen müssen die Spiegel nicht nur eine extrem glatte Oberfläche aufweisen und äußerst präzise geformt sein, sondern auch ein möglichst geringes Gewicht aufweisen«, sagt Dr. Stefan Risse, Projektleiter am Fraunhofer IOF in Jena. »Dabei konnten wir die Anforderungen sogar übertreffen: Statt der geforderten Rauheit von 1 Nanometer RMS (Root Mean Square) weisen unsere Metallspiegel, im Weißlicht (Vergrößerung 50x) gemessen, eine Rauigkeit von weniger als 0,5 Nanometer RMS auf. Auch die zulässige Formabweichung konnten wir nicht nur auf 18 Nanometer RMS, sondern zum Teil sogar auf unter 10 Nanometer RMS genau einhalten.« Dazu nutzten die Forscherinnen und Forscher Aluminium, auf das sie eine röntgenamorphe Metalllegierung aus Nickel und Phosphor abschieden. Diese Dickschicht hat strukturell ähnliche Eigenschaften wie Glas und lässt sich mit Diamantwerkzeugen sehr gut bearbeiten und brillant polieren. Was die finale Form der Metallspiegel angeht, so stellte das Forscherteam diese durch Korrekturverfahren wie das Ionenstrahlpolieren (IBF, eng. Ion Beam Figuring) ein.

Ein weiteres wichtiges Qualitätsmerkmal der Spiegel neben der geringen Oberflächenrauigkeit ist ihr Leichtgewicht. Auch hier punktete das Verfahren des Fraunhofer IOF. »Wir konnten die Masse über ein von uns patentiertes Verfahren um mehr als 40 Prozent reduzieren – mittlerweile sind durch den Einsatz von additiven Verfahren bereits bis zu 70 Prozent Einsparung möglich«, sagt Risse. Das gelang dem Team, indem es die Struktur des Spiegels wie ein Kapitell in einer Kirche anlegte: Kreuzungsbohrungen, die orthogonal aufeinandertreffen, verbinden die Vorder- und Rückseite des Spiegels, die entstehende Säulenstruktur stützt die Flächen. Vorder- und Rückseite des Spiegels sind geschlossen, was dem Element eine große mechanische Steifigkeit verleiht. Insgesamt stellte das Team elf ultrapräzise Metallspiegel inklusive hochreflektiver Silber- und Goldschichten für »EnMAP« her und vergütete zudem die Glasoptiken, wobei auf das Glas eine dünne Schicht mit geringerer Brechkraft aufgebracht wurde.

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• EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) auf Falcon 9

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Quelle: DLR 11. Juli 2022.

11. Juli 2022 – Wie reagieren unsere Wälder auf Klimaveränderungen? Und wie verändert sich unsere Umwelt durch den Einfluss von Dürren, aber auch durch extreme Regenfälle? Ab dem 11. Juli 2022 steht Forschenden in Deutschland ein neues Tool zur Verfügung, um solche Fragen zu beantworten: Die Internetplattform „EO-Lab“ bietet leistungsstarke Rechnertechnologie und Software, um die Daten von Erdbeobachtungssatelliten analysieren zu können. „Das Portal dient dabei nicht nur zur Verarbeitung von Informationen, sondern bietet auch eine optimale Umgebung, um neue Algorithmen zu entwickeln“, erläutert Peter Wagner, Projektleiter EO-Lab in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. „Methoden Künstlicher Intelligenz spielen dabei eine herausragende Rolle, da sie sensitiver und die Ergebnisse präziser sind als bei herkömmlichen Softwarelösungen.“

EO-Lab ist Teil der Strategie „Künstliche Intelligenz“ der Bundesregierung und ermöglicht den Nutzerinnen und Nutzern einen einfachen, kostenfreien Zugang zu Daten von nationalen Satellitenmissionen wie TerraSAR-X und EnMAP, aber auch zu Daten des europäischen Copernicus-Systems sowie von kommerziellen Missionen. Indem sie die Analysemöglichkeiten des Portals nutzen, können Universitäten und Forschungseinrichtungen den großen personellen und finanziellen Aufwand einsparen, den das Einrichten von Datenzugängen sowie das Speichern und Verwalten der stetig steigenden Datenmengen erfordert.

Umfassende Services unterstützen Forschende bei der wissenschaftlichen Arbeit
EO-Lab bietet Forschenden zur Entwicklung von Algorithmen nicht nur die erforderlichen Rechenressourcen, sondern auch wichtige Elemente, die Einstieg, Durchführung und Finalisierung von Forschungsprojekten erleichtern. Um Neueinsteiger auf der Plattform zügig mit KI-Methoden und mit der Nutzung der Plattform vertraut zu machen, werden umfassendes Informationsmaterial, Schulungen und Online-Seminare angeboten. Zur Durchführung der Arbeit stehen die notwendige Software und Arbeitsumgebung bereit.

Ein Online-Forum ermöglicht und fördert außerdem den für die Forschung wichtigen Austausch zwischen Wissenschaft und Entwicklung. Zudem werden die Nutzerinnen und Nutzer dabei unterstützt, ihre Ergebnisse auf der Plattform zu präsentieren. EO-Lab ist vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) sicherheitszertifiziert und wird in einem deutschen Rechenzentrum gehostet. Dies bietet die notwendige Sicherheit dafür, dass Nutzer auch ihre eigenen Daten für die Analysen mit einbinden können.

Datenanalyse ermöglicht Fortschritte in Landschaftsplanung und Umweltschutz
EO-Lab eröffnet damit neue Möglichkeiten für Forschende aus allen Fachrichtungen, ihre Arbeiten zu Umweltforschung und Geoinformation schnell und zielorientiert umzusetzen und neue Methoden zur Datenauswertung zu entwickeln. Die Ergebnisse dieser Analysen sind besonders wichtig für Anwendungen in den Bereichen Stadtentwicklung, Landschaftsplanung, Meteorologie, Land- und Forstwirtschaft sowie Umwelt- und Naturschutz. So helfen die Daten aus dem Weltall, zukünftige Maßnahmen und Projekte effizient zu planen. Ein großer Vorteil der Satellitendaten gegenüber Informationen von erdgebundenen Systemen ist dabei, dass sie kontinuierlich und an jedem Ort der Erdoberfläche aufgezeichnet werden können. Hierdurch stehen der Wissenschaft riesige Datenmengen zur Verfügung, die anschließend mit Hilfe von Algorithmen analysiert werden können.

Synergien mit CODE-DE
EO-Lab ist das wissenschaftliche Gegenstück zum Internetportal CODE-DE, das Erdbeobachtungsdaten des europäischen Copernicus-Programms für die öffentliche Hand zugänglich macht. Beide Internetplattformen ergänzen sich dabei, indem etwa KI-Algorithmen auf EO-Lab entwickelt und nach erfolgreichem Test auf CODE-DE auch zur Nutzung durch öffentliche Einrichtungen implementiert werden. So profitieren Wissenschaft und Gesellschaft gleichermaßen von den Synergien.

Die EO-Lab Plattform wurde von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) in Auftrag gegeben. Für Aufbau und Betrieb der Plattform ist die Firma CloudFerro verantwortlich, die auch der Betreiber der nationalen Copernicus-Plattform CODE-DE für deutsche Behörden ist.

Internetplattform „EO-Lab“
https://eo-lab.org/de/

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• Planet Erde

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Quelle: DLR 21. Juni 2022.

21. Juni 2022 – Unter dem Motto „Copernicus. digital. nachhaltig.“ werden beim „Nationalen Forum für Fernerkundung und Copernicus“ mit rund 800 Teilnehmenden in Berlin vom 21. bis zum 23. Juni 2022 praxisnahe Anwendungsbeispiele aus dem europäischen Erdbeobachtungsprogramm Copernicus vorgestellt, Herausforderungen diskutiert und Visionen für künftige Einsatzmöglichkeiten des Satellitennetzwerks aufgezeigt. Neben den Nutzungsmöglichkeiten für öffentliche Einrichtungen werden auch Forschungsergebnisse und privatwirtschaftliche Anwendungen präsentiert. „Copernicus liefert Daten, die für den Umwelt- und Klimaschutz unerlässlich sind. Darüber hinaus fließen die Copernicus-Daten zum Beispiel in die Entwicklung Digitaler Zwillinge ein“, betont Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstand und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. „Das diesjährige Motto ‚Copernicus, digital, nachhaltig‘ greift die Schwerpunkte der amtierenden Bundesregierung auf und verdeutlicht, wie relevant Erdbeobachtung sowohl für die digitale Gesellschaft als auch für das Monitoring der Treibhausgas-Emissionen sowie für die Unterstützung der gesetzten Klima- und Nachhaltigkeitsziele ist“, so Dr. Pelzer weiter.

Das Nationale Copernicus-Forum wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR gemeinsam mit dem Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV), dem Bundesministerium des Innern und für Heimat (BMI), dem Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) sowie dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) organisiert. Es hat sich zu einer Leuchtturmveranstaltung für Erdbeobachtungs-Anwendungen entwickelt.

Copernicus für den digitalen Aufbruch
Ein Blick in die Zukunft: Es ist der 21. Juni 2030 im Stadtplanungsamt Bonn. Die tagesaktuellen Satellitendaten werden automatisch und in Echtzeit in den Digitalen Zwilling der Stadt gespielt. Sobald neue Informationen ankommen, werden sie direkt und automatisiert verarbeitet. Der Digitale Zwilling entsteht aus tausenden verschiedenen Satelliten-, Verkehrs-, Stadt-, Klima- und Umweltdaten, auf die die gesamte Stadtverwaltung freien Zugriff hat. Künstliche Intelligenz unterstützt den Auswertungsprozess. Manuelle Bearbeitung ist nicht erforderlich, denn die Experten überwachen nur die Modellintegrität.

Mit VR-Brillen treffen sich die Stadtplaner nachmittags am Rhein, um sich die Auswirkungen eines potenziellen Hochwassers in 3D anzuschauen. Durch Anpassung der Regenmengen und Temperatur sehen sie in Echtzeit, wie sich der Wasserstand verändert und wie hoch die Überflutungen sein werden. Dazu erhalten sie Informationen zur Eintrittswahrscheinlichkeit, welche Gebiete wie lange betroffen wären und welche gezielten Maßnahmen getroffen werden sollten. Wird so die Verwaltung in zehn Jahren aussehen? Oder ist das doch noch eine ferne Utopie? Welchen Beitrag Copernicus leisten kann, um zukünftige Bedürfnisse und Herausforderungen in einer modernen Verwaltung bestmöglich zu beantworten, ist unter anderem Thema des diesjährigen „Nationalen Forums für Fernerkundung und Copernicus“.

Monitoring der Klima- und Nachhaltigkeitsziele
Satellitendaten sind eine elementare Grundlage, um den Klimawandel und dessen Folgen sichtbar und messbar zu machen. Das europäische Copernicus-Programm leistet hierzu einen zentralen Beitrag. Durch das operationelle Monitoring der Erdoberfläche und der Atmosphäre schafft es eine wissenschaftlich fundierte Grundlage für politische Entscheidungen.

Eine wesentliche Rolle wird hierbei auch der deutsche Hyperspektralsatelliten EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) spielen, der am 1. April 2022 gestartet ist. Die Mission liefert hochqualitative Aufnahmen in über 242 Spektralkanälen für ein nachhaltiges Landwirtschafts- und Biodiversitätsmanagement. Die Methoden und Anwendungen, die mit EnMAP entwickelt werden, fließen in die Nutzungsvorbereitung der Copernicus-Hyperspektralmission CHIME ein. Diese sogenannte Sentinel Expansion-Mission soll gegen Ende des Jahrzehnts starten und Anwendungen im Bereich Umweltschutz, Pflanzengesundheit und Ertragsvorhersagen unterstützen.

Beim Copernicus Forum beschäftigen sich gleich mehrere Beiträge mit diesem Themenkomplex. Neben Fortschritten bei der Erfassung von Stadtgrün wird auch der Einsatz von Fernerkundungsdaten für eine nachhaltige Gestaltung der Landwirtschaft sowie die Potenziale von EnMAP für das Umweltmonitoring beleuchtet.

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• Copernicus (früher GMES)

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Quelle: DLR 15. Juni 2022.

15. Juni 2022 – Die ILA Berlin steht 2022 unter dem Motto #Pioneering Aerospace. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) präsentiert sich vom 22. bis zum 26. Juni auf der größten Luft- und Raumfahrtmesse in der EU mit wegweisenden Technologien für die emissionsfreie Luftfahrt. In der Raumfahrt steht die Beobachtung und Analyse der sich rasant wandelnden Erde im Mittelpunkt des Messeauftritts. Technologien für die Erdbeobachtung ermöglichen es heute, Umbruch und Umweltzerstörung durch die globale Erwärmung und das Bevölkerungswachstum detailliert und zeitnah zu erfassen, um so gezielt gegenzusteuern. Das DLR ist auch 2022 wieder einer der größten institutionellen Aussteller. Auf rund 400 Quadratmetern gibt es am DLR-Stand in Halle 6 (Stand 310), im Space Pavilion und am Stand des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) in Halle 4 (Stand 230, ILA Future Lab) vielfältige Einblicke in aktuelle Forschungsarbeiten sowie erfolgreiche Transfer- und Ausgründungsprojekte. Auf dem Außengelände der ILA sind vier Fluggeräte der DLR-Forschungsflotte ausgestellt, darunter zum ersten mal die Dassault Falcon 2000LX ISTAR.

„Die Luft- und Raumfahrt sind feste Bestandteile unseres täglichen Lebens. Die Luftfahrt bestimmt unsere Mobilität, die Raumfahrt ist für uns zu einem Werkzeug geworden. Beides trägt zum Austausch der Kulturen bei und fördert unseren Wohlstand“, erläutert Prof. Anke Kaysser-Pyzalla, Vorstandsvorsitzende des DLR, „Unter dem Motto „Pioneering Aerospace“ bietet die ILA 2022 alle Möglichkeiten zum Austausch über spannende Innovationen zur klimaverträglichen Luftfahrt sowie Raumfahrttechnologien, um die Folgen des Klimawandels zu beobachten.“

Live-Gespräche aus dem ‚Gläsernen Studio‘ des DLR
Der DLR-Stand verfügt in diesem Jahr erstmals über ein gläsernes Studio. Dort produziert das DLR während der Messetage ein abwechslungsreiches Programm: In moderierten Gesprächen geben Vertreterinnen und Vertreter aus Vorstand und Forschung des DLR Einblicke in aktuelle Projekte und Missionen – live vor Ort und im Live-Stream auf dem YouTube-Kanal des DLR. Das DLR berichtet zudem täglich auf Twitter und Instagram von der ILA. Alle Informationen zu den Standorten und Exponaten des DLR sind auf der DLR-Sonderseite zur ILA Berlin 2022 zu finden.

Luftfahrt: Auf dem Weg zum emissionsfeien Fliegen
Die neue Luftfahrtstrategie des DLR zeigt den Weg: Hocheffiziente Flugzeugkonfigurationen und emissionsarme Antriebskonzepte verbunden mit nachhaltig erzeugtem Kerosin und Wasserstoff aus erneuerbaren Energien sowie ein klimaverträgliches Lufttransportsystem mit optimierten Flugrouten und Prozessen sind wesentliche Bausteine, um die Luftfahrt auf den Pfad der Klimaneutralität zu führen. Das Wachstum der Luftfahrt lässt sich bis zur Mitte des Jahrhunderts von den Emissionen entkoppeln. Kurz- und mittelfristig sind insbesondere für die Langstrecke strombasierte synthetische Kraftstoffe (SAF, Sustainable Aviation Fuel) sowie optimierte Flugrouten vielsprechende Ansätze, um die wärmende Wirkung von Kondensstreifen zu verringern und schnell die Klimaverträglichkeit des Luftverkehrs zu erhöhen. Das DLR zeigt die Möglichkeiten auf, nachhaltige Luftfahrttreibstoffe zukünftig mit erneuerbaren Energien im industriellen Maßstab zu fertigen und einzusetzen sowie das breite Klimaschutzpotenzial optimierter Flugrouten. Langfristig werden neue Flugzeug-Generationen ihre Wirkung entfalten und die Luftfahrt vielfältiger machen. Hierzu können die Besucherinnen und Besucher am „eFlight“-Flugzeugmodell, das als technologischer „Baukasten“ designt ist, verschiedene Möglichkeiten erkunden, wie zukünftige Flugzeuge klimaneutral gestaltet werden. Entscheidend wird die schnelle Markteinführung neuer Technologien sein, wofür die Digitalisierung ihren Beitrag leistet.

DLR-Forschungsflugzeug ISTAR erstmals auf der ILA
Das DLR betreibt die größte zivile Forschungsflotte Europas. Auf dem Außengelände der ILA sind voraussichtlich drei Forschungsflugzeuge und ein Forschungshubschrauber des DLR zu Gast. Die hoch modifizierten Fluggeräte sind teils selbst Gegenstand der Luftfahrtforschung als Versuchsplattformen oder werden als Träger für wissenschaftliche Geräte eingesetzt. Ihre Aufgaben reichen vom Erproben neuer Luftfahrttechnologien über die Erd- und Meeresbeobachtung bis zur Atmosphärenforschung. Ausgestellt ist die Cessna Grand Caravan. Sie ist der „fliegende Hörsaal“ des DLR. Zudem können die Besuchenden den Forschungshubschrauber Bo-105 sehen. Er hebt zum Beispiel für Untersuchungen von lärmarmen Anflugprofilen, Pilotenassistenzsystemen und Flügen mit Außenlasten ab. Zudem ist der nationale Demonstrator für umbenannte Luftfahrtsystem (UAS), die DO 228-101 (D-CODE) vor Ort. Besondere Aufmerksamkeit dürfte die Dassault Falcon 2000LX ISTAR (In-flight Systems and Technologies Airborne Research) auf sich ziehen, deren Kaufvertrag 2018 auf der ILA unterzeichnet wurde und die nun ihr Debüt auf der Messe gibt.

Raumfahrt: Daten zum Zustand der Erde
Im Bereich Raumfahrt zeigt das DLR Missionen und Projekte, die helfen den Klimawandel und seine Folgen besser zu verstehen. Mit der Mission Tandem-L – ein Vorschlag des DLR für eine hochinnovative Radarsatellitenmission – könnte Deutschland der internationalen Gemeinschaft ein Instrument bereitstellen, um die Umwelt objektiv zu erfassen und Umweltveränderungen zu beobachten. Mit Tandem-L wäre die Beobachtung einer Vielzahl dynamischer Prozesse in der Bio-, Geo-, Kryo- sowie Hydrosphäre in einer bisher nicht erreichten Qualität und Auflösung möglich. Sieben essenzielle Klimavariablen ließen sich gleichzeitig erfassen. Die dafür notwendigen zwei Satelliten könnten beispielsweise jede Woche eine Abbildung der gesamten Landmasse der Erde in 3D liefern sowie detailliert die Biomasse und den darin gebundenen Kohlenstoff an Land.

Um Satelliten sicher, kostengünstig, nachhaltig und effizient im Orbit betreiben zu können, bedarf es zahlreicher Innovationen und Unterstützungstechnologie. So stellt das DLR am Stand auf der ILA das Weltraumlagezentrum vor, zeigt ultraleichte Satellitenmasten zum Ausrollen im All und Ideen für die Rückführung von Raketenstufen zur Wiederverwendung.

Weltweit einmalig: ILA Space Pavilion
Nachhaltigkeit und Klimaschutz, Digitalisierung und Forschung sowie Schutz und Sicherheit sind die Themenschwerpunkte im weltweit einmaligen „Space Pavilion“ der ILA in Halle 6. Auf 1.400 Quadratmetern präsentieren hier das DLR, die ESA, das BMWK und der BDLI, dass Raumfahrtforschung und Raumfahrtanwendungen längst in unserem Alltag angekommen sind und sich mehr dahinter verbirgt als reine Faszination. Das umfangreiche Bühnen- und Event-Programm mit hochkarätigen Akteuren thematisiert den Nutzen der Raumfahrt für das Leben auf der Erde sowie aktuelle Trends. Von den 51 Exponaten im Space Pavilion stammen 33 vom DLR, die Bandbreite umfasst Erdbeobachtung und Satellitenkommunikation, New Space und Innovation ebenso wie Forschung, Exploration und den Zugang zum All. Im Kampf gegen den Klimawandel spielt die Raumfahrt eine zentrale Rolle: Erdbeobachtungssatelliten wie die Sentinels aus dem europäischen Copernicus-Programm oder aus nationalen Missionen wie der am 1. April 2022 gestartete deutsche Umwelt-Satellit EnMAP liefern hochpräzise Messungen und langfristige Datensätze.

Zudem stehen im Space Pavilion die aktuellen Megatrends in der Raumfahrt, wie New Space, im Fokus. Damit ist die Kommerzialisierung der Raumfahrt und ihre Verzahnung mit anderen Sektoren wie Automotive oder Landwirtschaft gemeint. Ein weiterer Aspekt ist der Beitrag der Raumfahrt für Sicherheit und Verteidigung. So liefern Raumfahrtinfrastrukturen relevante Informationen, eine sichere Kommunikationsinfrastruktur ermöglicht staatlichen Akteuren, effiziente Entscheidungen zu treffen und unterstützt Einsatzkräfte vor Ort. Ebenso wird die Forschung auf der Internationalen Raumstation ISS präsentiert. Sie ermöglicht Fortschritte in Medizin und Technik und erlaubt den Technologietransfer in viele Sektoren. Der gerade von seiner ersten ISS-Mission „Cosmic Kiss“ zurückgekehrte deutsche ESA-Astronaut Matthias Maurer wird im Space Pavilion zu Gast sein und über seine Erlebnisse berichten.

Aus der Wissenschaft in die Anwendung: Technologie, Innovation und Transfer im DLR
Das DLR ist Wiege und Motor vieler Technologien, die heute in der Luft- und Raumfahrt genutzt und unsere Zukunft prägen werden: Optimierte Flugrouten, effiziente und leise Triebwerke sowie Lösungen für das emissionsfreie Fliegen zählen genauso dazu wie Roboterarme für das Arbeiten im All und Satelliten zur Erdbeobachtung. Täglich entstehen am DLR neue Technologien, Ideen und wertvolles Wissen. Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie – von Start-ups, kleinen und mittelständischen Unternehmen bis hin zu Global Playern – setzt das DLR dieses Potenzial in Innovationen, Transferprojekten und Ausgründungen um. Das Ziel: Wirtschaft durch Forschung erfolgreich zu machen. Damit das funktioniert, müssen wissenschaftliche Ergebnisse skalierbar und nutzbar gemacht werden, also den Weg vom Labor in die reale Anwendung schaffen. Dazu entwickelt und betreibt das DLR rund 180 Großforschungsanlagen, beispielsweise Forschungsflugzeuge, Windkanäle, Prüfstände für Raketentriebwerke oder Testfelder für Brennstoffzellensysteme. Erfolgreiche Ausgründungen aus dem DLR im Bereich Robotik, solare Kraftstoffe, Laserkommunikation oder Materialentwicklung zeigen, dass dieser Technologietransfer funktioniert.

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• ILA Berlin

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Quelle: DLR 4. Mai 2022.

4. Mai 2022 – Seit ihrem Start am 1. April 2022 ist die deutsche Umweltsatellitenmission EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program), die von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt wird, gut einen Monat im All und hat jetzt die ersten hochaufgelösten Satellitenbilder geliefert. Nachdem die Mission die „Launch and Early Orbit Phase“ erfolgreich abgeschlossen hatte, wurden Stück für Stück die einzelnen Subsysteme des hochkomplexen Hyperspektral-Instrumentes unter Kontrolle des Deutschen Raumfahrtkontrollzentrums (GSOC) in Betrieb genommen. Nun hat EnMAP erstmals einen Streifen von etwa 30 Kilometern Breite und 180 Kilometern Länge über Istanbul am Bosporus in der Türkei mit Europa und Asien aufgenommen und die Daten dann über die DLR-Bodenstation in Neustrelitz zur Erde heruntergesendet.

„Schon die ersten Daten von EnMAP zeigen, was der deutsche Umweltsatellit leisten kann“, freut sich Dr. Sebastian Fischer, EnMAP-Gesamtprojektleiter in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. Zwar befinde man sich mit der Mission erst in der ersten Phase, in der das Instrument kalibriert und exakt eingestellt werde. „Diese ersten Bilder geben uns aber schon einen sehr guten Vorgeschmack darauf, was Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf der ganzen Welt erwarten dürfen. Sie zeigen, dass EnMAP einen großen Beitrag dazu leisten kann, die Folgen des Klimawandels aufzuzeigen und der fortschreitenden Umweltzerstörung entgegenzuwirken.“

Empfangen wurden die ersten Daten vom Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) sowie dem DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung, die die Bilder auch prozessieren und archivieren. Denn die Daten, die der Satellit zur Erde schickt, sind für den Nutzer nicht direkt verwendbar. Nur wenn sie weiterverarbeitet, also kalibriert, mit Lage- und Positionsbestimmungen versehen sowie die Einflüsse der Atmosphäre korrigiert werden, können die Nutzer am Ende quantitative und qualitative Aussagen aus den Produkten ziehen. Dabei wurde die Kalibration dieser ersten Aufnahmen mit Daten, die vom Instrument im Labor gemessen wurden, durchgeführt. Im Rahmen der sogenannten Commissioning Phase, die sechs Monate dauert, werden diese Kalibrationen nun noch auf die Eigenschaften des Instrumentes im Orbit optimiert und die Datenqualität weiter verbessert.

Erste EnMAP-Bilder machen Unsichtbares für unsere Augen sichtbar
Doch was ist in den EnMAP-Bildern eigentlich sichtbar? Jedes Material auf der Erdoberfläche reflektiert das Sonnenlicht in einer für ihn charakteristischen Art und Weise und hinterlässt so eine sogenannte Spektralsignatur. Diesen „farbigen Fingerabdruck“ kann EnMAP mit Hilfe seines Messinstruments erkennen, unterscheiden und abbilden. So steht die Mission unter dem Motto „Unsere Erde in mehr als allen Farben“, weil jedes EnMAP-Bild in ganz viele kleine Wellenlängenbereiche zerteilt wird – viel mehr, als unsere Augen wahrnehmen können. „Die hohe Qualität der Daten in allen Kanälen wird gut sichtbar zum einem in typischen Spektren wie für Vegetation und zum anderen in geringem Rauschen und störenden Bildstreifen bei dem umfangreichen Dynamikbereich, welches gerade in dunklen Bereichen wie Wasser deutlich wird. Bereits basierend auf diesen ersten Daten konnten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Earth Observation Center im DLR nach Atmosphärenkorrektur und mittels inverser Modellierung vorläufige Resultate zur Verteilung der Chlorophyll-a Konzentration an der Wasseroberfläche ableiten“, ergänzt Dr. Tobias Storch, Projektleiter des EnMAP-Bodensegments am Earth Observation Center im DLR.

EnMAP – die deutsche Umweltmission und ihre Partner
Die Umweltmission EnMAP wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt. Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt. Die Mission steht unter der wissenschaftlichen Leitung des GeoForschungszentrums Potsdam (GFZ).

Mit dem Aufbau und dem Betrieb des Bodensegments sind drei Institute und Einrichtungen des DLR beauftragt worden: Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum in Oberpfaffenhofen wird den Satellitenbetrieb durchführen und überwachen. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum und das DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung werden die empfangenen Satellitendaten archivieren, prozessieren, validieren und für die Wissenschaft zugänglich machen. Auch Firmen und Behörden werden die Daten ausprobieren und damit künftige Services vorbereiten. Die zukünftige Nutzung der EnMAP-Hyperspektraldaten durch Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen und die Entwicklung von speziellen Anwendungen werden durch BMWK-Förderprogramme unterstützt.

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• EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) auf Falcon 9

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Quelle: Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik 5. Mai 2022.

5. Mai 2022 – Insgesamt elf Spiegel sowie diverse optische Schichten für Teleskop- und Spektrometer-Optiken wurden dafür am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena hergestellt. Einen Monat nach dem Start liegen nun die ersten Aufnahmen aus dem All vor.

Es ist eine der wichtigsten Fragen unserer Zeit: Wie können wir unsere Umwelt und unser Klima besser schützen? Antworten darauf soll eine neue deutsche Satellitenmission liefern: Das »Environmental Mapping and Analysis Program« – kurz: EnMAP – ist der erste deutsche Hyperspektral-Satellit. Die Mission wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt.

Ziel ist die Bereitstellung exzellenter Bilder kombiniert mit Spektraldaten, um diagnostische Informationen über den Zustand unserer Erde und Gewässer, zu sammeln. Auch die Auswirkungen menschlicher Eingriffe auf Ökosysteme kann damit betrachtet und die Verwaltung natürlicher Ressourcen, z. B. in der Landwirtschaft, erleichtert werden.

Am 1. April 2022 ist der EnMAP-Satellit vom Gelände der Cape Canaveral Space Force Station in Florida aus mit einer SpaceX Rakete Falcon 9 erfolgreich ins Weltall gestartet. Mit an Bord: Metallspiegel, hergestellt und optisch vergütet am Fraunhofer IOF in Jena.

Fraunhofer IOF lieferte Metallspiegel für das EnMAP-Messinstrument
Aus ca. 650 Kilometern Entfernung soll der Satellit in den nächsten fünf Jahren unsere Erde beobachten – und das auf 242 Spektralkanälen. Sein zentrales Messinstrument ist dabei der sogenannte Hyperspectral Imager (HSI). Er ist in der Lage, die von der Erdoberfläche reflektierte Sonnenstrahlung als kontinuierliches Spektrum im Spektralbereich von 420 nm bis 2.450 nm zu messen, mit einer spektralen Abtastung von 6,5 nm (VNIR) und 10 nm (SWIR). Gleichzeitig liefert das abbildende Spektrometer brillante Bilder mit einer räumlichen Auflösung von 30 m x 30 m auf der Erde.

»Für den HSI haben wir am Fraunhofer IOF insgesamt elf plane, sphärische und asphärische Metallspiegel entwickelt. Die Entwicklung beinhaltete dabei das Spiegeldesign bis hin zur Herstellung und die Vergütung der Spiegel sowie die Charakterisierung mit optischen und taktilen Messverfahren«, erklärt Dr. Stefan Risse, Leiter des Projektes am Fraunhofer IOF.

Anwendung finden die Spiegel im visuellen sowie infraroten Spektralbereich. Die Herstellung erfolgte daher durch die Kombination von ultrapräzisen Verfahren der Diamantbearbeitung mit Poliertechniken zur lokalen Formkorrektur und Glättung der Oberflächenrauheit. Abschließend wurden die optischen Flächen mit Vergütungsschichten – geschütztes Silber für den visuellen Spektralbereich und gesputtertes Gold für den infraroten Spektralbereich – versehen.

»Eingesetzt werden Metallspiegel aus einer Aluminiumlegierung kombiniert mit einer röntgen-amorphen Dickschicht aus Nickel-Phosphor. Damit konnten modernste Verfahren der Optikfertigung auch für Metalloptiken angewendet werden. Im Ergebnis wurden Spiegel mit einer Mikrorauheit von kleiner 0,8 nm rms und Formgenauigkeiten von kleiner 12 nm rms erreicht«, so der Forscher weiter.

EnMAP sendet erste Aufnahmen aus dem All
Hyperspektrale Analysen zerlegen das Licht in viele, eng beieinanderliegende Wellenbereiche. So tut es auch der HSI an Bord von EnMAP: Er betrachtet das Sonnenlicht, das von Materialien auf der Erdoberfläche reflektiert wird. Da jedes Material dabei seine eigene Art und Weise hat, Licht zurückzuwerfen, entsteht eine sehr spezifische, farbige Spektralsignatur, die für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Nicht umsonst beansprucht EnMAP daher das Motto für sich, »unsere Erde in mehr als allen Farben« sehen zu können.

Einen Monat nach dem Start hat EnMAP nun die ersten Aufnahmen aus dem All nachhause geschickt. Sie zeigen einen Streifen von etwa 30 Kilometern Breite und 180 Kilometern Länge über Istanbul am Bosporus in der Türkei. Die Daten wurden über die DLR-Bodenstation in Neustrelitz zur Erde gesendet. In weiteren fünf Monaten soll die Mission planmäßig in die operationelle Phase übergehen. Dann können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beginnen, Daten über spezielle Gebiete der Erde zu sammeln.

»Das abbildende Hyperspektralinstrument der EnMAP-Mission wurde in Verantwortung des DLR mit deutscher Technik realisiert und bildet aktuell in seiner spektralen Breite und exzellenten Abbildungsqualität eine Instrumentierung der Spitzenklasse«, erklärt Prof. Dr. Andreas Tünnermann, Leiter des Fraunhofer IOF. »Ultrapräzise Optiken des Fraunhofer IOF haben dabei einen entscheidenden Anteil. EnMAP liefert einen ganz herausragenden Beitrag, um Deutschland und die Welt auf die Herausforderungen des Klimawandels vorzubereiten. Als Fraunhofer IOF sind wir daher sehr stolz darauf, Teil dieser zukunftsweisenden Mission zu sein.«

Partner der deutschen Umweltmission EnMAP
Die Umweltmission EnMAP wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt. Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt. Die Mission steht unter der wissenschaftlichen Leitung des GeoForschungszentrums Potsdam (GFZ).

Mit dem Aufbau und dem Betrieb des Bodensegments sind drei Institute und Einrichtungen des DLR beauftragt worden: Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum in Oberpfaffenhofen wird den Satellitenbetrieb durchführen und überwachen. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum und das DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung werden die empfangenen Satellitendaten archivieren, prozessieren, validieren und für die Wissenschaft zugänglich machen. Auch Firmen und Behörden werden die Daten ausprobieren und damit künftige Services vorbereiten. Die zukünftige Nutzung der EnMAP-Hyperspektraldaten durch Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen und die Entwicklung von speziellen Anwendungen werden durch BMWK-Förderprogramme unterstützt.

Die Spiegel wurden am Fraunhofer IOF im Auftrag der OHB System AG hergestellt.

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• EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) auf Falcon 9

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Quelle: DLR.

• Der deutsche Hyperspektralsatellit schließt eine Lücke in der modernen Erdbeobachtung.
• Die Mission wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt.
• Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt, das Bodensegment wird vom DLR in Oberpfaffenhofen entwickelt und betrieben. Die Mission steht unter der wissenschaftlichen Koordination des GeoForschungszentrums Potsdam (GFZ).

1. April 2022. Alles begann 2003 mit einem Wettbewerb im so genannten Nationalen Raumfahrtprogramm, den die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR ausgeschrieben hatte. Die Aufgabe lautete, ein neuartiges Hyperspektralinstrument und einen dazu passenden Satelliten zu designen, zu bauen und beides – Instrument und Satellit – für seinen mehrjährigen Einsatz unter den harschen Bedingungen des Weltraums zu testen. Parallel fand sich eine (inter-)nationale Gemeinschaft von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die zum einen die Nutzungsbedingungen und Zielstellungen der ersten deutschen – und auch ersten europäischen Hyperspektralmission – definierten. Welche Daten unserer Erde wollen wir mit EnMAP erheben, für welchen Zweck? Randbedingungen, unter denen der besondere Umweltsatellit – das Kürzel steht für Environmental Mapping and Analysis Program – geboren wurde.
Am 1. April 2022 hat der etwa kleinwagengroße und eine Tonne schwere EnMAP nun um 18:24 Uhr Mitteleuropäischer Sommerzeit (MESZ) als die größte Nutzlast einer Falcon 9-Rakete des US-amerikanischen Raumfahrtkonzerns SpaceX vom Cape Canaveral in Florida aus seine Reise ins All begonnen. EnMAP soll aus 650 Kilometern unsere Erde mit 242 Spektralkanälen aufnehmen.

Das Video ist auch auf Vimeo zu finden.

„Deutschland leistet mit dem Start von EnMAP einen unverzichtbaren Beitrag zum Klimaschutz. Seine innovative Hyperspektral-Sensorik wird uns die Erde wirklich mit anderen Augen sehen lassen. Wir werden Feinheiten entdecken, die uns bislang verborgen waren. Dank dieser Detailtiefe können wir Veränderungen unserer Umwelt rechtzeitig erkennen und so unser Klima und unsere Umwelt noch besser schützen. EnMAP wird uns auf diese Weise dabei helfen, die globale Landnutzung nachhaltiger zu gestalten, die Folgen des Klimawandels aufzuzeigen und der fortschreitenden Umweltzerstörung entgegenzuwirken. Mit EnMAP Leistet Deutschland einen wichtigen Beitrag für europäische Raumfahrttechnologie zum Wohle unseres Planeten“, sagt Dr. Anna Christmann, Koordinatorin der Bundesregierung für die Luft- und Raumfahrt im Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).

„Mit der Technologie der hyperspektralen Fernerkundung lassen sich stoffliche Zusammensetzungen auf der Erdoberfläche quantifizieren. Die möglichen Anwendungsbereiche reichen dabei von der Land- und Forstwirtschaft und der Landnutzung, der Beobachtung von Gewässern, bis hin zur Geologie, urbanen Nutzung, sowie zu Georisiken und Naturgefahren“, erläutert Prof. Dr. Anke Kaysser-Pyzalla, Vorstandsvorsitzende des DLR. „Satellitendaten liefern zuverlässige qualitative Informationen zum Beispiel über die Landbedeckung und deren räumliche Verteilung. Für die quantitativen Informationen hingegen, wie die Nährstoffversorgung von Ackerpflanzen, die Wasserqualität von Seen oder die Identifikation von Bodenmineralen, werden spektral hochaufgelöste Daten benötigt.“

„Mit dem Start von EnMAP schließen wir eine Lücke in der modernen Erdbeobachtung. Der Weg, den wir dafür gegangen sind, war extrem wichtig für die Leistungsfähigkeit der deutschen Raumfahrtwissenschaft und -industrie. Die Mission hat auf vielen Gebieten neue Entwicklungen an der Grenze des technisch Machbaren erfordert. Am Ende ist ein Satellit dabei herausgekommen, der der gesamten Menschheit zugutekommt. Denn die EnMAP-Daten können zum Beispiel dazu beitragen, die Erträge in der Landwirtschaft nachhaltig zu verbessern und damit die Ernährungssicherheit bei einer steigenden Weltbevölkerung sicherzustellen“, betont Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstandsmitglied und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR in Bonn, die die EnMAP-Mission im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) führt.

Vom Start bis zu den ersten Daten

Gestartet ist EnMAP unter der Spitze einer Falcon-9-Rakete zusammen mit 39 weiteren, teilweise sehr kleinen Nutzlasten vom Space Launch Complex 40 auf dem Gelände der Cape Canaveral Space Force Station in Florida. Die Reise von EnMAP markiert den 145. Start einer Falcon-9-Rakete, deren erste Stufe nun zum siebten Mal ins All geflogen ist. Mit der Crew-1 und Crew-2 hat sie bereits zweimal Astronauten sicher zur Internationalen Raumstation ISS gebracht. Geplant ist eine Landung auf einem der “Autonomous Spaceport Drone Ships” (ASDS), damit diese Stufe auch zukünftig weiterverwendet werden kann.
Bereits 15 Minuten nach dem Start hat sich der Satellit von seiner Trägerrakete getrennt. Um 19:45 Uhr MESZ wurden die ersten Daten ins Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum nach Oberpfaffenhofen übertragen.

Danach wird EnMAP in Betrieb genommen, die Systeme hochgefahren und der Zielorbit eingestellt. Es folgt eine Phase, in der das ordnungsgemäße Funktionieren des Satelliten überprüft wird. „In dieser Phase wird besonders darauf geachtet, ob die Qualität dieser ersten Daten unseren Erwartungen entspricht. Sechs Monate nach dem Start geht die Mission dann in die operationelle Phase über. Dann können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler konkret sagen, welche Gebiete der Erde sie zu einer bestimmten Jahreszeit durch die `Augen‘ von EnMAP kartographiert bekommen möchten“, erklärt Dr. Sebastian Fischer, EnMAP-Gesamtprojektleiter in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR.
Die Daten werden vom Satelliten aufgenommen und dann über den DLR-Bodenstationen in Neustrelitz (Mecklenburg-Vorpommern) und im kanadischen Inuvik während der Überflüge des Satelliten zur Erde heruntergeladen. Diese Rohdaten sind für den Nutzer allerdings noch nicht direkt verwendbar. Sie müssen weiterverarbeitet werden, indem sie mit Lage- und Positionsbestimmungen versehen werden. Nur so wissen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Ende auch, wo welcher Pixel am Boden verortet werden kann. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) sowie das Institut für Methodik der Fernerkundung im DLR prozessieren, archivieren und validieren die Daten, so dass sie am Ende der Wissenschaft weltweit und kostenfrei zur Verfügung gestellt werden.

Wie EnMAP unsere Erde sieht

Doch wie gewinnt EnMAP eigentlich diese wichtigen Daten? Jedes Material auf der Erdoberfläche reflektiert das Sonnenlicht in einer für ihn charakteristischen Art und Weise und hinterlässt so eine sogenannte Spektralsignatur. Diesen „farbigen Fingerabdruck“ kann EnMAP mit Hilfe seines Messinstruments erkennen, unterscheiden und abbilden. So steht die Mission unter dem Motto „Unsere Erde in mehr als allen Farben“, weil jedes EnMAP-Bild in ganz viele kleine Wellenlängenbereiche zerteilt wird – viel mehr, als unsere Augen wahrnehmen können. „Jeder einzelne Bereich liefert ein Foto, dass den Wissenschaftlern spezielle Informationen über den Zustand unserer Erde gibt. So können wir zum Beispiel den Gesundheitszustand von Pflanzen aus dem All messen und genau verorten. Der Bauer hat Dank der Satellitenperspektive jeden Winkel seines gesamten Feldes im Blick. Er kann dann anhand dieser Daten zielgerichtet entscheiden, wie und wo er düngen und bewässern muss. Das schont nachhaltig Ressourcen und liefert gleichzeitig mehr Ertrag“, erklärt Dr. Sebastian Fischer.

EnMAP – die deutsche Umweltmission und ihre Partner

Die Umweltmission EnMAP wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt. Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt. Die Mission steht unter der wissenschaftlichen Leitung des GeoForschungszentrums Potsdam (GFZ).
Mit dem Aufbau und dem Betrieb des Bodensegments sind drei Institute und Einrichtungen des DLR beauftragt worden: Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum in Oberpfaffenhofen wird den Satellitenbetrieb durchführen und überwachen. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum und das DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung werden die empfangenen Satellitendaten archivieren, prozessieren, validieren und für die Wissenschaft zugänglich machen. Auch Firmen und Behörden werden die Daten ausprobieren und damit künftige Services vorbereiten. Die zukünftige Nutzung der EnMAP-Hyperspektraldaten durch Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen und die Entwicklung von speziellen Anwendungen werden durch BMWK-Förderprogramme unterstützt.

Weitere Infos auf Die deut­sche Um­welt­mis­si­on En­MAP und www.enmap.org

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• EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) auf Falcon 9

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Quelle: OHB SE.

Oberpfaffenhofen, 30. März 2022. Der Countdown läuft, nur noch wenige Tage bis zum Start der ersten deutschen Hyperspektralmission EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program). Der Lift Off am SLC-40 der Cape Canaveral Space Force Station in Florida/USA ist für 18:24 Uhr deutscher Sommerzeit geplant. EnMAP wird dann mit einer Falcon-9-Rakete von SpaceX zu seiner sonnensynchronen Erdumlaufbahn in rund 650 Kilometer Höhe aufbrechen, um uns künftig die Welt in mehr als allen Farben zu zeigen.

Neue Ära der Erdbeobachtung
Das hochkomplexe Instrument des Erdbeobachtungsatelliten wurde im Auftrag der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) am OHB-Raumfahrtzentrum „Optik und Wissenschaft“ in Oberpfaffenhofen entwickelt und gebaut und ist an Ingenieurskunst kaum zu überbieten: „EnMAP wird uns die Welt so zeigen, wie wir sie bisher noch nicht gesehen haben. Mit EnMAP startet Deutschland in eine völlig neue Ära der Erdbeobachtung. Ich bin sehr stolz, dass wir es gemeinsam mit unserem Partner DLR geschafft haben, dieses ambitionierte Projekt in die Tat umzusetzen. Wir alle sind gespannt auf die ersten Daten und Bilder, die unser Satellit senden wird“, sagt Marco Fuchs, Vorstandsvorsitzender der OHB System AG. „Für Umweltschutz und den Kampf gegen den Klimawandel sind die Erkenntnisse aus der EnMAP-Mission ein ganz wichtiges Instrument.“

„Deutschland leistet mit dem Start von EnMAP einen außergewöhnlich wichtigen Beitrag zum Klimaschutz. Der Weg, den wir dafür gegangen sind, war extrem wichtig für die Leistungsfähigkeit der deutschen Raumfahrtwissenschaft und -industrie. Die Mission hat auf vielen Gebieten neue Entwicklungen an der Grenze des technisch Machbaren erfordert. Am Ende ist ein Satellit herausgekommen, der der gesamten Menschheit zugutekommt. Denn die EnMAP-Daten können zum Beispiel dazu beitragen, die Erträge in der Landwirtschaft nachhaltig zu verbessern und damit die Ernährungssicherheit bei einer steigenden Weltbevölkerung sicherzustellen“, sagt Dr. Walther Pelzer, Vorstandsmitglied des DLR und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR.

Startvorbereitungen laufen reibungslos
Die Vorbereitungen und Tests für den Ritt ins All laufen erfolgreich nach Plan. Der Hightech-Umweltbeobachter EnMAP wurde betankt und in den Ruhezustand versetzt, bevor er auf den „Rideshare Stack“ montiert wurde. Dort wird er gut geschützt durch die danach angebrachte Fairing, wie die Außenhülle der Rakete bezeichnet wird. Diese sogenannte Nutzlastspitze krönt seit dem 29. März die Rakete. Die Generalprobe des Start-Countdowns im Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum (GSOC) am DLR-Standort in Oberpfaffenhofen, an der das EnMAP-Team in Cape Canaveral vom SpaceX Start- und Landekontrollzentrum aus teilgenommen hat, lief glatt. Der Start des Satelliten rückt in greifbare Nähe.

„Unser Satellit hat alle Tests und Aktivitäten während der Startvorbereitungen hervorragend bestanden, sodass wir uns auf einen weiteren leistungsstarken und zuverlässigen OHB-Satelliten freuen können! Unser Team hat auch hier in Cape Canaveral großen Einsatz und Pragmatismus gezeigt. Jetzt vertrauen wir der hervorragenden Ingenieurskunst und den Spezialisten von SpaceX, dass sie unser „Baby“ sicher ins All bringen. Erst danach wird OHB wieder tätig: Wir unterstützen vom Kontrollraum aus das DLR während der ersten Lebensphase des Satelliten im Weltraum“, berichtet OHB-Projektleiter Peter Honold vom Cape.

Was wird EnMAP sehen?
EnMAPs „Augen“ werden tatsächlich mehr sehen als wir mit unseren Augen wahrnehmen können: Der Satellit trägt ein Hyperspektralinstrument, das über zwei abbildende Spektrometer mit insgesamt 242 Aufnahmebändern im Wellenlängenbereich von 420 bis 2450 Nanometern verfügt. Die spektrale Auflösung liegt dabei bei 6,5 Nanometern im sichtbaren und nahinfraroten Bereich und bei 10 Nanometern im kurzwelligen Infrarotbereich. So kann der Satellit die von der Erdoberfläche reflektierte Sonnenstrahlung vom sichtbaren Licht bis in den kurzwelligen Infrarotbereich in kontinuierlichen Spektren erfassen.

Die Wissenschafts-Community auf der ganzen Welt, und allen voran das GeoForschungszentrum (GFZ) in Potsdam, unter deren wissenschaftlicher Koordination die Mission steht, blickt von daher mit großer Spannung auf den Start von EnMAP: Die Hyperspektraldaten können zum Beispiel zeigen, welche Mineralien oder auch Schadstoffe in einem Gebiet sind, ob Pflanzen ausreichend mit Nährstoffen versorgt werden oder ob ein Gewässer mit Schadstoffen belastet ist.

Start am 1. April 2022 live verfolgen
Über den Start des Satelliten mit SpaceX wird live im Internet berichtet werden. So wird das DLR in einer Kooperation mit Phoenix und SpaceX eine live Berichterstattung streamen. Programmstart ist für 17:25 Uhr deutscher Sommerzeit angesetzt. Link zum Stream: https://www.phoenix.de/mission-enmap-a-2730959.html .

EnMAP – die deutsche Umweltmission und ihre Partner
Die Umweltmission EnMAP wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt. Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt. Die Mission steht unter der wissenschaftlichen Leitung des GeoForschungszentrums Potsdam (GFZ).

Mit dem Aufbau und dem Betrieb des Bodensegments sind drei Institute und Einrichtungen des DLR beauftragt worden: Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum in Oberpfaffenhofen wird den Satellitenbetrieb durchführen und überwachen. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum und das DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung werden die empfangenen Satellitendaten archivieren, prozessieren, validieren und für die Wissenschaft zugänglich machen. Auch Firmen und Behörden werden die Daten ausprobieren und damit künftige Services vorbereiten. Die zukünftige Nutzung der EnMAP-Hyperspektraldaten durch Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen und die Entwicklung von speziellen Anwendungen werden durch BMWK-Förderprogramme unterstützt.

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• EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) auf Falcon 9

Der Beitrag SpaceX hat EnMAP-Launch-Termin bestätigt – Start live bei Phoenix erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

30. März 2022 – EnMAP sieht die Welt ganz anders, als Menschen sie sehen: Der deutsche Umweltsatellit misst die Sonnenstrahlung, die von der Erdoberfläche reflektiert wird. Dabei registriert EnMAP nicht nur das sichtbare Licht, sondern auch kurzwelliges Infrarot. Mit diesen Aufnahmen sind präzise Aussagen zum Zustand und zu Veränderungen auf der Erdoberfläche möglich. Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR in Bonn leitet im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz diese einzigartige Mission. Institute und Einrichtungen im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sind an der Vorbereitung und dem Betrieb der Mission beteiligt und werten die Daten wissenschaftlich aus.

Der Hyperspektralsatellit EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) soll am Freitag, 1. April 2022, an Bord einer Falcon-9-Rakete des US-Raumfahrtunternehmens SpaceX von Cape Canaveral in Florida (USA) starten. Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum (GSOC) in Oberpfaffenhofen übernimmt den Satellitenbetrieb im Auftrag der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im GSOC führen in ihren Kontrollräumen schon seit 1969 Raumflugmissionen durch. Das GSOC hat inzwischen über 70 Missionen erfolgreich betrieben. Dazu zählt auch das Satelliten-System TerraSAR-X und TanDEM-X, das seit 2007 die Erde mit Radarwellen beobachtet. Daraus lassen sich zum Beispiel Lagekarten von Überschwemmungen und Erdbeben für den Katastrophenschutz erzeugen. Die Daten von EnMAP helfen nun, aktuelle Fragen aus den Bereichen Umwelt, Landwirtschaft, Landnutzung, Wasserqualität und Geologie zu beantworten.

242 Kanäle für mehr Farbtöne als Rot, Grün und Blau
Das Earth Observation Center (EOC) im DLR ist für die Verarbeitung der EnMAP-Daten zuständig: „Wir empfangen die Missionsdaten und verarbeiten sie weiter. Anschließend stellen wir sie über ein Webportal Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern weltweit kostenfrei zur Verfügung“, sagt Prof. Günter Strunz vom Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD). Der Satellit überträgt die Daten an die Empfangsstationen des DLR in Neustrelitz (Mecklenburg-Vorpommern) und Inuvik (Kanada). Sie werden kalibriert, korrigiert und als Bildkarte dargestellt. „Die Daten von EnMAP sind keine Bilder im klassischen Sinne, sondern spektrale Messwerte“, ergänzt Günter Strunz. Im sichtbaren Licht lassen sich alle Farben aus den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau erzeugen. Klassische Kameras nehmen wie unsere Augen das Licht nur in den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau wahr. Ein hyperspektrales System wie EnMAP unterscheidet eine Vielzahl von Farbtönen – und dies sogar in Teilen des Infrarot-Spektrums, das für das menschliche Auge unsichtbar ist. Insgesamt bildet der Satellit die Erdoberfläche in Spektren aus 242 Kanälen ab.

Störende Einflüsse der Atmosphäre werden korrigiert
Die Aufbereitung der Daten ermöglicht aussagekräftige Ergebnisse. Der letzte standardisierte Verarbeitungsschritt im EOC ist die Atmosphärenkorrektur. „Das reflektierte Signal wird durch die Atmosphäre verändert. Der Einfluss von Teilchen wie Wasserdampf und Aerosolen muss also korrigiert werden, damit wir nur die genaue Reflektanz an der Erdoberfläche erhalten“, erklärt Prof. Peter Reinartz vom DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung. Das Institut bildet gemeinsam mit dem DFD das EOC. „Aus den Ergebnissen lassen sich zum Beispiel physikalische, chemische und biologische Parameter von Böden ableiten. Eine Frage könnte sein, wieviel Kohlenstoff die Böden binden. Oder ob aus einer Pipeline Methan entweicht.“

Im DLR wird auch das Zentrum für satellitengestützte Kriseninformation (ZKI) die EnMAP-Daten nutzen. Das ZKI ist in globale Netzwerke wie die Internationale Charta „Space and Major Disasters“ eingebunden. Bei großen Naturkatastrophen beschafft und analysiert das ZKI Erdbeobachtungsdaten mit dem Ziel, aktuelle Lageinformationen für Behörden und Rettungskräfte bereitzustellen. Diese Lageinformationen wurden etwa bei den Überschwemmungen in NRW und Rheinland-Pfalz im vergangenen Juli verwendet.

Technologie für das „Auge“ des Satelliten
Das DLR-Institut für Optische Sensorsysteme in Berlin hat im Unterauftrag der OHB-System AG eines der beiden „Augen“, beziehungsweise eine der sogenannten „Fokalebenen“ von EnMAP entwickelt. Die Fokalebene ist mit der Netzhaut eines menschlichen Auges vergleichbar. Bei optischen Satelliten trifft das Licht entsprechend auf die Fokalebene, wird dort in ein elektrisches Signal umgewandelt und weitergeleitet. Das Modul für den sichtbaren und Nahinfrarot-Bereich (kurz VNIR) ist nur etwa 12 x 12 x 4 Zentimeter groß und wiegt 1050 Gramm. Der gesamte Satellit hat ein Gewicht von 950 Kilogramm. „Die Fokalebene, die das Institut für EnMAP entwickelt hat, gehört zu einer langen Reihe erfolgreicher Projekte“, sagt Institutsleiter Prof. Heinz-Wilhelm Hübers. Dazu zählt ebenfalls das vom DLR entwickelte Hyperspektral-Instrument DESIS auf der Internationalen Raumstation ISS, das Daten über den Vegetationszustand der Erde liefert. Wie DESIS steht auch die Fokalebene von EnMAP für den Technologietransfer.

EnMAP – die deutsche Umweltmission und ihre Partner
Die Umweltmission EnMAP wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt. Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt. Die Mission steht unter der wissenschaftlichen Leitung des GeoForschungszentrums Potsdam (GFZ).

Mit dem Aufbau und dem Betrieb des Bodensegments sind drei Institute und Einrichtungen des DLR beauftragt worden: Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum (GSOC) in Oberpfaffenhofen wird den Satellitenbetrieb durchführen und überwachen. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) und das DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung (IMF) werden die empfangenen Satellitendaten archivieren, prozessieren, validieren und für die Wissenschaft zugänglich machen. Auch Firmen und Behörden werden die Daten ausprobieren und damit künftige Services vorbereiten. Die zukünftige Nutzung der EnMAP-Hyperspektraldaten durch Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen und die Entwicklung von speziellen Anwendungen werden durch BMWK-Förderprogramme unterstützt.

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• EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) auf Falcon 9

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Quelle: DLR.

2. März 2022 – Der deutsche Umweltsatellit EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program), der erste in Deutschland entwickelte und gebaute Hyperspektralsatellit, ist am 27. Februar 2022 um 13:05 Uhr Ortszeit (19:05 Uhr Mitteleuropäische Zeit) sicher auf dem NASA-Raumflughafengelände in Florida gelandet. In den Hallen des US-Raumfahrtunternehmens SpaceX wird er nun für den Flug vorbereitet und auf die Falcon-9-Rakete integriert. An deren Spitze soll EnMAP voraussichtlich Anfang April 2022 zu seinem Zielorbit aufbrechen.

Der Hyperspektralsatellit soll mindestens fünf Jahre lang Daten über den Zustand unseres Heimatplaneten erheben. „Wir sind sehr froh, dass EnMAP jetzt sicher in Florida angekommen ist. Es war ein tolles Gefühl, das Flugzeug mit EnMAP landen zu sehen und den Satelliten dort in Empfang zu nehmen. Jetzt gehen wir mit großen Schritten auf den Start zu“, freut sich Dr. Sebastian Fischer, EnMAP-Projektleiter in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR, der vor Ort in Florida ist.

Los ging es in den Abendstunden des 24. Februar 2022. Um 21:00 Uhr verließen zwei Schwertransporter mit einem 8,9 (Länge) mal 2,8 (Höhe) mal 3,2 (Breite) Meter großen Spezialcontainer für den Satelliten und einem weiteren Container mit Testequipment im Gepäck das Werksgelände der OHB System AG in Bremen. Als Ziel hatte der EnMAP-Tross den Flughafen Hannover-Langenhagen. Dort wurde der Container mit dem EnMAP-Satelliten nach seiner Ankunft um 24:00 Uhr dann in ein Transportflugzeug umgeladen.

Nach dem Start am 25. Februar um 16:00 Uhr ging es dann über Keflavik im Südwesten von Island und den Portsmouth International Airport at Pease in New Hampshire (USA) zur Space Shuttle Landebahn des NASA Kennedy Space Center. Dort wurde der Satellit dann am 28. Februar 2022 aus dem Container ausgeladen und in die Integrationshalle von SpaceX gebracht, wo er für seine Reise an der Spitze einer Falcon-9-Rakete vorbereitet wird.

Neues EnMAP-Video erklärt die Mission
Bei der deutschen Umweltmission EnMAP geht es darum, das Ökosystem unserer Erde besser zu verstehen. Wie und wem die Mission genau dabei hilft, erklären Dr. Walther Pelzer, Vorstandsmitglied des DLR und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR, und Dr. Sebastian Fischer, EnMAP-Projektleiter in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR, gemeinsam mit den Partnern in unserem EnMAP-Video auf dem YouTube-Kanal der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR.

EnMAP – die deutsche Umweltmission und ihre Partner
Die Umweltmission EnMAP wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt. Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt. Die Mission steht unter der wissenschaftlichen Leitung des GeoForschungszentrums Potsdam (GFZ).

Mit dem Aufbau und dem Betrieb des Bodensegments sind drei Institute und Einrichtungen des DLR beauftragt worden: Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum in Oberpfaffenhofen wird den Satellitenbetrieb durchführen und überwachen. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum und das DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung werden die empfangenen Satellitendaten archivieren, prozessieren, validieren und für die Wissenschaft zugänglich machen. Auch Firmen und Behörden werden die Daten ausprobieren und damit künftige Services vorbereiten. Die zukünftige Nutzung der EnMAP-Hyperspektraldaten durch Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen und die Entwicklung von speziellen Anwendungen werden durch BMWK-Förderprogramme unterstützt.

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• EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) auf Falcon 9

Der Beitrag Umweltsatellit EnMAP ist sicher in den USA angekommen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Farewell für den ersten deutschen Hyperspektralsatelliten in Bremen
2. Februar 2022 – Noch steht der deutsche Umweltsatellit EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program), der erste in Deutschland entwickelte und gebaute Hyperspektralsatellit, in einer Reinraumhalle in Bremen. Letzte Arbeiten werden durchgeführt, man ist auf der Zielgeraden. Wenn alles planmäßig läuft, soll der neue deutsche Umweltsatellit Ende Februar 2022 mit einem Iljuschin Il-76 Transportflugzeug zum NASA-Raumflughafen nach Florida gebracht werden. Von dort soll EnMAP voraussichtlich Anfang April 2022 an Bord einer Falcon-9-Rakete des US-Raumfahrtkonzerns SpaceX zu seinem Zielorbit aufbrechen. Der Hyperspektralsatellit soll mindestens fünf Jahre lang Daten über den Zustand unseres Heimatplaneten erheben.

Aus rund 650 Kilometern Höhe wird EnMAP unsere Erde fest im Blick behalten und mit einzigartigen Aufnahmen aus dem Weltraum unseren Planeten in „mehr als allen Farben“ aufnehmen. Dafür analysiert er die von der Erdoberfläche reflektierte Sonnenstrahlung. Seine spektral hochauflösenden Aufnahmen können eine wichtige Rolle im Kampf gegen Klimawandel und Umweltzerstörung spielen und wertvolle Hinweise für Gegenmaßnahmen liefern. Die Mission wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt.

„Deutschland ist bei der Erdbeobachtung weltweit führend – das beweist der heutige Tag einmal mehr. Dank der innovativen Hyperspektral-Sensorik von EnMAP lässt sich die Erde zukünftig in einer noch nie dagewesenen Detailtiefe beobachten“, erläutert Dr. Anna Christmann (MdB), Koordinatorin der Bundesregierung für die Luft- und Raumfahrt, und ergänzt: „Mit Daten aus dem All können wir unseren Planeten schützen. EnMAP wird uns dabei helfen, die globale Landnutzung nachhaltig zu gestalten, die Folgen des Klimawandels aufzuzeigen und der fortschreitenden Umweltzerstörung entgegenzuwirken. Der Satellit ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie modernste Raumfahrttechnik zum Wohle der Menschheit und der Umwelt eingesetzt werden kann.“

Unsere Erde verändert sich ständig. Satelliten sind ein wichtiges Werkzeug, um den Klimawandel und andere Wechsel zu registrieren und zu dokumentieren. Beispiel „Precision Farming“: Hier kann EnMAP dazu beitragen, die Nährstoff- und Wasserversorgung der Pflanzen sowie Bodeneigenschaften präzise zu bestimmen. Das kann beim Thema globale Ernährungssicherheit helfen, aber auch bei Fragen von nachhaltigem Rohstoffabbau und -lagerung.

„Die Spektrometer von EnMAP basieren auf Technologien für die Erdbeobachtung, die seit Jahren in Deutschland erfolgreich entwickelt und eingesetzt werden. Diese lassen uns die Erde mit anderen Augen sehen“, betont Prof. Anke Kaysser-Pyzalla, die Vorstandsvorsitzende des DLR. „Die Daten, die EnMAP liefern wird, eröffnen Wissenschaftlern neue Möglichkeiten. Insbesondere beziehen sich diese unter anderem auf das Überwachen des globalen Ökosystems, das Monitoring und die Suche nach Ressourcen, sowie eine Verbesserung der Reaktion auf humanitäre Krisen. Das Management solcher anspruchsvollen Missionen, der wissenschaftliche Umgang mit Daten, deren Bearbeitung und Auswertung, sowie in der Missionskontrolle, demonstrieren die vielfältigen und interdisziplinären Fähigkeiten des DLR als nationales Forschungszentrum für Luft- und Raumfahrt.“

Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstandsmitglied und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR in Bonn, betont: „EnMAP hat für uns technologische, wissenschaftliche und industriepolitische Zielstellungen: Er ist unser Wegbereiter für die hyperspektrale Fernerkundung, eine Sensorik, die bisher nur vom Flugzeug aus eingesetzt wurde. Wir setzen diese Technologie nun erstmals für eine operationelle Satellitenmission ein. Wir ‘messen‘ zum Beispiel wirklich quantitativ die Zusammensetzung von Bestandteilen der Erdoberfläche – also die stoffliche Zusammensetzung, das funktioniert nur mit hyperspektraler Fernerkundung. EnMAP hat zudem mehr als 220 Farbkanäle, die aus 650 Kilometern Höhe eine Auflösung von 30 Metern am Boden erreichen können. Zum Vergleich: Ein handelsüblicher Fotoapparat hat eine dreikanalige Kamera.“ Die NASA bereite ebenfalls eine Hyperspektralmission vor und tausche sich mit den deutschen Experten aus, so Pelzer weiter. Auf europäischer Ebene werde diese in Deutschland entwickelte und gebaute Technologie in den künftigen Copernicus-Missionen Anwendung finden.

Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt. „Die Satellitenplattform aus Bremen und das hochkomplexe EnMAP-Instrument, das am OHB-Raumfahrtzentrum ‘Optik & Wissenschaft‘ im bayerischen Oberpfaffenhofen erdacht und gefertigt wurde, legen die Basis für eine ganz neuartige globale Erdbeobachtungsmission. Wir haben am Rande des technisch Machbaren gearbeitet und mit Sachverstand, Erfahrung und Leidenschaft ein leistungsfähiges Instrument erschaffen. Dabei haben wir Pionierarbeit geleistet und unsere Expertise enorm erweitert. Dieses Wissen bringen wir in andere Satellitenmissionen ein. EnMAP wird einen wertvollen Beitrag im Kampf gegen den Klimawandel und für mehr Umweltschutz leisten, denn seine Daten werden eindeutige Handlungsempfehlungen zur Bewältigung der drängenden Fragen unserer Zeit liefern“, ergänzt Marco Fuchs, Vorstandsvorsitzender der OHB SE.

EnMAP wurde als wissenschaftliche Mission entwickelt und stellt daher primär Wissenschaftlern und Entwicklern aus Forschung und Unternehmen Daten zur Verfügung. Klassische Anwendungsgebiete sind hier Forst- und Landwirtschaft, Geologie und Böden, sowie Wassermanagement und Detektion von Umweltverschmutzung. Aber auch aus der Atmosphären- und Treibhausgasforschung gibt es ein klares Interesse an den EnMAP-Daten. Das Anwendungsspektrum der Daten ist sehr breit. „Der Start des Satelliten markiert einen Meilenstein in der GFZ-Geschichte“, sagt der Direktor des GFZ-Departments „Geodäsie“, Prof. Harald Schuh. „Die Kolleginnen und Kollegen arbeiten seit vielen Jahren gemeinsam mit der internationalen EnMAP Science Advisory Group am Forschungsprogramm der Mission.“ Das Potsdamer Team koordiniert auch das umfangreiche EnMAP-PI-Projekt zur wissenschaftlichen Nutzungsvorbereitung und Unterstützung. Es wird gemeinsam mit den Partnerinstitutionen Humboldt-Universität Berlin, Universität Greifswald, AWI Bremerhaven und LMU München getragen.

Wie funktioniert EnMAP?
Jedes Material auf der Erdoberfläche reflektiert das Sonnenlicht in einer für ihn charakteristischen Art und Weise, einer sogenannten Spektralsignatur. Diese Signatur kann EnMAP mit Hilfe seines Messinstruments „lesen“. Um es aber nicht mit anderen Elementen zu verwechseln, müssen diese Signaturen sehr genau abgetastet werden. Dies macht man mithilfe von vielkanaligen Bildern (sogenannte Hyperspektralbilder), mit speziellen Auswerteverfahren können dann die Materialien und Zusammensetzung verschiedener Landoberflächen, natürlichen wie städtischen, identifiziert und qualifiziert werden. Als ein Beispiel: man kann damit nicht nur erkennen, welche Fruchtart auf einem Acker angebaut wird, sondern auch, wie gut diese mit Nährstoffen versorgt ist. Auch können Mineralien in Böden erkannt und quantifiziert werden, oder Algen und Schwebstoffe in Gewässern.

EnMAP – die deutsche Umweltmission und ihre Partner
Die Umweltmission EnMAP wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt. Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt. Die Mission steht unter der wissenschaftlichen Leitung des GeoForschungszentrums Potsdam (GFZ).

Mit dem Aufbau und dem Betrieb des Bodensegments sind drei Institute und Einrichtungen des DLR beauftragt worden: Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum in Oberpfaffenhofen wird den Satellitenbetrieb durchführen und überwachen. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum und das DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung werden die empfangenen Satellitendaten archivieren, prozessieren, validieren und für die Wissenschaft zugänglich machen. Auch Firmen und Behörden werden die Daten ausprobieren und damit künftige Services vorbereiten. Die zukünftige Nutzung der EnMAP-Hyperspektraldaten durch Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen und die Entwicklung von speziellen Anwendungen werden durch BMWK-Förderprogramme unterstützt.

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• EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) auf Falcon 9

Der Beitrag Mit EnMAP die Welt in mehr als allen Farben sehen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: OHB SE.

Bremen, 2. Februar 2022 – Voraussichtlich Anfang April 2022 wird EnMAP an Bord einer Falcon-9-Rakete von SpaceX vom Kennedy Space Center aus in den Weltraum aufbrechen. Aus rund 650 Kilometern Höhe wird EnMAP unsere Erde fest im Blick behalten und mit einzigartigen Aufnahmen aus dem Weltraum unseren Planeten in mehr als allen Farben aufnehmen. Dafür analysiert er die von der Erdoberfläche zurückgeworfene Sonnenstrahlung. Seine spektral hochauflösenden Aufnahmen aus übergeordneter Perspektive können eine zentrale Rolle im Kampf gegen Klimawandel und Umweltzerstörung spielen und wertvolle Handlungshinweise für Gegenmaßnahmen liefern.

„Wir haben viel Herzblut und Leidenschaft in den EnMAP-Satelliten gelegt, um unserem Kunden einen höchst leistungsfähigen Satelliten mit einem weltweit einzigartigen hyperspektralen Sensor übergeben zu können. Eigentlich haben wir EnMAP für die ganze Welt gebaut – jeder Erdenbürger und jede Erdenbürgerin profitiert schließlich davon, wenn in Zukunft sorgsamer mit unserer Erde umgegangen wird“, sagt Marco Fuchs, Vorstandsvorsitzender der OHB SE. „OHB ist auch in europäischen Erdbeobachtungsprogrammen ein gefragter Partner. Die Daten und Bilder aus dem All werden sowohl der Wissenschaft als auch Politik und Gesellschaft stichhaltige Argumente pro Klima- und Umweltschutz an die Hand geben und dazu beitragen, für die wesentlichen Herausforderungen unserer Zeit Lösungen zu erarbeiten.“

„EnMAP hat für uns technologische, wissenschaftliche und industriepolitische Zielstellungen: Er ist unser Wegbereiter für die hyperspektrale Fernerkundung, eine Sensorik, die bisher nur vom Flugzeug aus eingesetzt wurde. Wir setzen diese Technologie nun erstmals für eine operationelle Satellitenmission ein“, erklärt Dr. Walther Pelzer, Vorstandsmitglied des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. „Wir ‚messen‘ zum Beispiel wirklich quantitativ die Zusammensetzung von Bestandteilen der Erdoberfläche – also die stoffliche Zusammensetzung, das funktioniert nur mit hyperspektraler Fernerkundung. Ein handelsüblicher Fotoapparat hat eine dreikanalige Kamera. EnMAP hat hingegen mehr als 220 Farbkanäle, die aus 650 Kilometern Höhe eine Auflösung von 30 Metern am Boden erreichen können.“

„Deutschland ist bei der Erdbeobachtung weltweit führend – das beweist der heutige Tag einmal mehr. Dank der innovativen Hyperspektralsensorik von EnMAP lässt sich die Erde zukünftig in einer noch nie dagewesenen Detailtiefe beobachten“, erläutert die virtuell zugeschaltete Dr. Anna Christmann, Koordinatorin der Bundesregierung für die deutsche Luft- und Raumfahrt die Bedeutung der Mission und ergänzt: „Mit Daten aus dem All können wir unseren Planeten schützen. EnMAP wird uns dabei helfen, die globale Landnutzung nachhaltig zu gestalten, die Folgen des Klimawandels aufzuzeigen und der fortschreitenden Umweltzerstörung entgegenzuwirken. Der Satellit ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie modernste Raumfahrttechnik zum Wohle der Menschheit und der Umwelt eingesetzt werden kann.“

„Der Start des Satelliten wird einen Meilenstein in der Geschichte des GeoForschungsZentrum GFZ Potsdam setzen“, sagt der Direktor des GFZ-Departments „Geodäsie“, Prof. Harald Schuh. „Die Kolleginnen und Kollegen arbeiten seit vielen Jahren gemeinsam mit der internationalen EnMAP Science Advisory Group am Forschungsprogramm der Mission. Sie koordinieren auch das umfangreiche EnMAP-PI-Projekt zur wissenschaftlichen Nutzungsvorbereitung und Unterstützung, das gemeinsam mit den Partnerinstitutionen Humboldt-Universität Berlin, Universität Greifswald, AWI Bremerhaven und LMU München getragen wird.“

„EnMAP ist ein einzigartiger Satellit, an dem viele Partner und Teams mitgearbeitet haben und ihnen allen gilt unser großer Dank! Dass ein so hochkomplexes System uns und alle Beteiligten an die Grenze des technisch Machbaren geführt hat, hat auch allen Mitwirkenden bei OHB, in der Deutschen Raumfahrtagentur, aber natürlich auch beim GFZ und den vielen Zulieferern und letztendlich auch bei unseren Kunden oft viel abverlangt“, sagt Sabine von der Recke, Vorständin OHB System AG.

Das Analyselabor im Weltraum
Satelliten können die Erde rund um die Uhr, mit globalem Fokus und über einen langen Zeitraum hinweg beobachten. So können Klimawandel und andere Veränderungen der Erde, sei es zu Wasser oder zu Lande, registriert und dokumentiert werden. Deutschland ist beim wissenschaftlichen und industriellen Engagement in der Erdbeobachtung weltweit führend und baut dies mit der hyperspektralen Satellitenmission EnMAP weiter aus: Mit Hyperspektraldaten lässt sich die Erde in einer vorher nicht möglichen Detailtiefe beobachten. EnMAP kann gezielt Aufschluss geben, welche Mineralien oder Schadstoffe sich in einem Gebiet befinden, was an einer bestimmten Stelle wächst, wie es um die Versorgung bestimmter Pflanzen mit Nährstoffen steht oder wie verschmutzt ein Gewässer ist. Die Datenreihen und Datenprodukte, die daraus erhoben werden können, werden einen weiteren wesentlichen Baustein für Handlungsempfehlungen an Politik und Gesellschaft darstellen. Das „System Erde“ wird immer besser verstanden werden.

Die Partner hinter EnMAP
Der hyperspektrale Erdbeobachtungssatellit EnMAP wird im Auftrag der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz von der OHB System AG entwickelt und gebaut. Die wissenschaftliche Leitung liegt beim Deutschen GeoForschungsZentrum in Potsdam. Das Bodensegment wird durch das DLR in Oberpfaffenhofen aufgebaut und betrieben. EnMAP und vor allem die neuartigen hyperspektralen Daten werden sehnlichst von vielen Akteuren in Deutschland und der ganze Welt erwartet.

EnMAP Datenblatt des DLR
EnMAP
Der deutsche Hyperspektralsatellit

Die Entstehung des EnMAP-Instruments im Zeitraffer

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• EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) auf Falcon 9

Der Beitrag OHB: EnMAP startet im April 2022 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: GFZ.

19. Januar 2022 – Das Startdatum wird immer konkreter: Der Umweltsatellit EnMAP wird im April 2022 vom US-amerikanischen Weltraumbahnhof Cape Canaveral (Florida) mit einer Falcon-9-Rakete ins All fliegen. Unter der wissenschaftlichen Leitung des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ soll EnMAP spektral hoch aufgelöste Bilder der Erdoberfläche in mehr als zweihundert schmalen aneinander angrenzenden Wellenlängenbändern aufnehmen, so genannte Hyperspektralbilder mittels abbildender Spektroskopie.

„Wir versprechen uns davon detaillierte Informationen über die Vegetation und den Klimawandel, aber auch über Boden- und mineralische Ressourcen, Gewässergüte und Umweltverschmutzungen“, sagt Sabine Chabrillat, Arbeitsgruppenleiterin in der GFZ-Sektion „Fernerkundung und Geoinformatik“ und wissenschaftliche Leiterin der Mission. Die Projektkoordination liegt bei der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn. Entwickelt und gebaut hat den Erdbeobachter die OHB System AG in Bremen. Das Unternehmen SpaceX stellt die Trägerrakete und hat das Startfenster auf 30 Tage beginnend mit dem 1. April festgelegt.

„Der Start markiert einen Meilenstein in der GFZ-Geschichte“, sagt der wissenschaftliche Vorstand (Interim) des GFZ, Niels Hovius. „Die Kolleginnen und Kollegen am GFZ arbeiten seit vielen Jahren gemeinsam mit der internationalen EnMAP Science Advisory Group am Forschungsprogramm der Mission.“ Das Potsdamer Team koordiniert auch das große EnMAP-PI-Projekt zur wissenschaftlichen Nutzungsvorbereitung und Unterstützung der Mission. Es wird gemeinsam mit den Partnerinstitutionen Humboldt-Universität Berlin, Universität Greifswald, AWI Bremerhaven und LMU München getragen.

Das Projekt umfasst ein umfangreiches wissenschaftliches Programm einschließlich der Entwicklung von freier und quelloffener Software für die wissenschaftliche Gemeinschaft. Die entwickelten Werkzeuge zur unabhängigen Vorverarbeitung von EnMAP-Daten und zur Analyse von Hyperspektraldaten in verschiedenen Anwendungsbereichen wie Bodenkartierung, Mineralienexploration, Landwirtschaft sowie Binnen- und Küstengewässer werden in der EnMAP-Box zur Verfügung gestellt. Es handelt sich dabei um eine freie und offene Toolbox, die im Rahmen des EnMAP-Wissenschaftsprogramms entwickelt und im ebenfalls frei verfügbaren Geodatenverarbeitungsprogramm QGIS als Erweiterung verfügbar gemacht wurde.

Eine weitere wichtige wissenschaftliche Aufgabe der aktuellen Projektphase ist die wissenschaftliche Validierung und Datenqualitätsbewertung der EnMAP-Strahlungs- und Reflexionsdaten, die während der sechsmonatigen Inbetriebnahme und im laufenden Betrieb durchgeführt werden soll. Der Validierungsplan wird bereits in Zusammenarbeit mit mehreren internationalen Partnern vorbereitet, die Messungen an geeigneten Referenzstandorten auf der ganzen Welt beisteuern werden.

Darüber hinaus sind eine Reihe von Schulungs- und Gemeinschaftsbildungsaktivitäten im Gange, wie z. B. die Entwicklung von Online-Lernressourcen und Online-Kursen zur abbildenden Spektroskopie im Rahmen der Bildungsinitiative HYPERedu. Der erste Massive Open Online Course (MOOC „Beyond the Visible – Introduction to Hyperspectral Remote Sensing“) zu den Grundlagen der bildgebenden Spektroskopie wurde bereits im November 2021 eröffnet und richtet sich an potenzielle künftige Nutzende von EnMAP- und hyperspektralen Fernerkundungsdaten, wie Studierende sowie Fachleute aus Forschung, Unternehmen, Behörden und Regierungseinrichtungen. Der Kurs hat schon mehr als 800 Anmeldungen. Saskia Förster, Wissenschaftlerin in der Sektion Fernerkundung und Geoinformatik, sagt: „Wir erwarten, dass die EnMAP-Daten von einer wachsenden Zahl von Nutzerinnen und Nutzern für die Kartierung und Überwachung des Zustands von Ökosystem sowie für die Bewirtschaftung natürlicher Ressourcen und die Bewertung von Gefahren und Risiken eingesetzt werden.“

EnMAP – die deutsche Umweltmission und ihre Partner
Die Umweltmission EnMAP wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt. Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt. Die Mission steht unter der wissenschaftlichen Leitung des GeoForschungszentrums Potsdam (GFZ).

Mit dem Aufbau und dem Betrieb des Bodensegments sind drei Institute und Einrichtungen des DLR beauftragt worden: Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum in Oberpfaffenhofen wird den Satellitenbetrieb durchführen und überwachen. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum und das DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung werden die empfangenen Satellitendaten archivieren, prozessieren, validieren und für die Wissenschaft zugänglich machen. Auch Firmen und Behörden werden die Daten ausprobieren und damit künftige Services vorbereiten. Die zukünftige Nutzung der EnMAP-Hyperspektraldaten durch Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen und die Entwicklung von speziellen Anwendungen werden durch BMWK-Förderprogramme unterstützt.

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• EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) auf Falcon 9

Der Beitrag Wissenschaft bereitet sich auf EnMAP-Start im April vor erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

17. Dezember 2021 – Seine Reise hat begonnen: Der deutsche Umweltsatellit EnMAP, der im Auftrag der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWi) in Deutschland entwickelt und gebaut und für seinen Einsatz im All getestet wurde, ist bereit für seinen Start. „EnMAP hat als deutsche Umweltmission vor allem den Klimawandel und seine Auswirkungen auf alle Ökosysteme im Visier – zu Land wie zu Wasser. Auch Deutschland bleibt von diesen Veränderungen nicht verschont. Gerade die Wälder sind hierzulande stark betroffen, denn durch negative Umwelteinflüsse hat der ‚Stress‘ für unseren Wald zugenommen. Die Schäden werden bislang vor Ort durch die Forstbeamten größtenteils visuell erhoben – eine Mammutaufgabe, denn 90 Milliarden Bäume verteilen sich über eine Fläche von 11,4 Millionen Hektar“, verdeutlicht Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstand und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR.

Ein Drittel der Fläche Deutschlands sind mit Wald bedeckt: „Hier kann EnMAP helfen. Sein Hyperspektralinstrument wird mit 242 Kanälen auch die Waldgebiete ‚abtasten‘ und so den Gesundheitszustand der Bäume und Pflanzen aus 640 Kilometern Höhe bestimmen“, verdeutlicht Pelzer. Mit der EnMAP-Mission wolle Deutschland einen wichtigen Beitrag zur globalen Überwachung von Umweltveränderungen in der Land- und Forstwirtschaft, der Bodenkunde, Geologie oder auch in der Erforschung der Küstengebiete und Inlandsgewässer leisten. Der Satellit selbst wurde von der OHB System AG entwickelt und gebaut und von der IABG mbH für seinen Einsatz im All getestet. Die wissenschaftliche Leitung der Mission liegt beim Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ, ebenso wie das DLR ein Helmholtz-Zentrum. Das Bodensegment wird durch das DLR in Oberpfaffenhofen entwickelt. EnMAP soll mit seinem präzisen Blick aus dem All helfen, Lösungen für die Herausforderungen des Klimawandels zu finden.

So ließe sich beispielsweise künftig großflächig der Pflanzenstoffwechsel untersuchen und erkennen, in welchen Gebieten bestimmte Nährstoffe fehlen oder welche Luftschadstoffe den Pflanzen zusetzen. „Durch die Informationen aus dem All können – trotz sich verändernder Klima- und Umweltbedingungen – Wälder und Felder künftig ökonomisch besser und ökologisch nachhaltiger bewirtschaftet werden. Deswegen werden nicht nur Forst- sondern auch Landwirte stark von den EnMAP-Daten profitieren“, erklärt Dr. Sebastian Fischer, EnMAP-Projektleiter in der Deutschen Raumfahrtagentur.

Vom Gelände der OHB System AG in Bremen soll der Satellit Ende Februar 2022 mit einem Iljuschin Il-76 Transportflugzeug zum NASA-Raumflughafen Cape Canaveral in Florida gebracht werden. Von dort soll EnMAP dann im April 2022 an Bord einer Falcon-9-Rakete des US-Raumfahrtkonzerns SpaceX zu seinem Zielorbit aufbrechen. EnMAP soll mindestens fünf Jahre lang Umweltdaten erheben.

Umwelttests als Basis für eine erfolgreiche Mission
„Um seinen Flug und den Aufenthalt im Weltraum unbeschadet zu überstehen, musste EnMAP vorher auf Herz und Nieren getestet werden. Denn der ‚Ritt‘ auf der Rakete, extreme Temperaturschwankungen und die harte Strahlung im Weltraum fordern den äußerst empfindlichen Instrumenten auf dem Satelliten einiges ab“, sagt Projektleiter Sebastian Fischer. Daher wurde der Satellit einer mehrmonatigen Prüfkampagne im Raumfahrttestzentrum der IABG in Ottobrunn bei München unterzogen. „Die Tests hat EnMAP mit Bravour gemeistert. Die Instrumente und die gesamte Technik haben unter Extrembedingungen hervorragend funktioniert.“

Mit 242 Kanälen Umweltveränderungen auf der Spur
Doch was ist das Besondere an EnMAP, wie funktioniert dieser Satellit? Alle Materialien auf der Erdoberfläche reflektieren das Sonnenlicht in einer charakteristischen Art und Weise, einer sogenannten Spektralsignatur. Diese Signatur kann EnMAP mit Hilfe seines Messinstruments „lesen“. Um aber Verwechslungen mit anderen Elementen zu vermeiden, müssen diese Signaturen sehr genau erkannt werden. Dies geschieht mithilfe von vielkanaligen Bildern, so genannten Hyperspektralbildern. Dieses Verfahren erlaubt somit die direkte Identifikation der aufgezeichneten Materialien und deren Quantifizierung. Ein Beispiel: man kann so nicht nur erkennen, welche Fruchtart auf einem Acker angebaut wird, sondern auch, wie gut diese mit Nährstoffen versorgt ist. Auch können Mineralien in Böden erkannt und quantifiziert werden.

Großflächig und hoch detailliert
EnMAP hat nicht nur die Landfläche im Visier. Das Hyperspektralinstrument wird mit seinen zwei abbildenden Spektrometern einen Wellenlängenbereich von 420 bis 2.450 Nanometer auch die Küstengebiete und Binnengewässer genau unter die Lupe nehmen. Mit einer spektralen Auflösung von 6,5 Nanometern im sichtbaren und nahinfraroten Bereich und bei zehn Nanometern im kurzwelligen Infrarotbereich sieht EnMAP Details, die dem menschlichen Auge verborgen bleiben. Sein Hyperspektralinstrument macht zum Beispiel Schadstoffe in Seen und Küstengewässern sichtbar und lässt sie quantitativ genau bestimmen.

Wo früher aufwendig Wasserproben entnommen wurden, reicht künftig also ein Blick aus dem All, um die Wasserqualität großflächig zu ermitteln. Gleiches gilt für mineralische Proben, um zum Beispiel den Grad der Bodenverschmutzung zu erheben. Das kann zum Beispiel nach Unglücken in Chemiefabriken nützlich sein. „Statt Menschen der Gefahr auszusetzen, Proben vor Ort einzusammeln, reicht künftig ein risikofreier Blick aus dem All. Da der EnMAP-Satellit um 30 Grad geschwenkt werden kann, kann er jeden beliebigen Punkt auf der Erdoberfläche alle vier Tage mit einer räumlichen Auflösung von 30 Metern unter die Lupe nehmen. So lassen sich vergleichsweise schnell ablaufende räumlich-zeitliche Veränderungen, wie etwa Erosionsvorgänge oder Pflanzenwachstum, sehr gut dokumentieren“, erläutert Sebastian Fischer.

EnMAP – die deutsche Umweltmission und ihre Partner
Die Umweltmission EnMAP wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWi) geführt. Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt. Die Mission steht unter der wissenschaftlichen Leitung des GeoForschungszentrums Potsdam (GFZ). Mit dem Aufbau und dem Betrieb des Bodensegments sind drei Institute und Einrichtungen des DLR beauftragt worden: Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum in Oberpfaffenhofen wird den Satellitenbetrieb durchführen und überwachen. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum und das DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung werden die empfangenen Satellitendaten archivieren, prozessieren, validieren und für die Wissenschaft zugänglich machen. Auch Firmen und Behörden werden die Daten ausprobieren und damit künftige Services vorbereiten. Die zukünftige Nutzung der EnMAP-Hyperspektraldaten durch Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen und die Entwicklung von speziellen Anwendungen werden durch BMWi-Förderprogramme unterstützt.

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• EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) auf Falcon 9

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