Quelle: DLR 5. September 2024.

5. September 2024 – Die Sentinel-2-Mission besteht aus zwei identischen Satelliten, die sich auf derselben Erdumlaufbahn befinden. Sie umkreisen die Erde alle 100 Minuten und erfassen alle fünf Tage alle Landflächen sowie Binnen- und Küstengewässer. Sentinel-2C ersetzt nun Sentinel-2A, der sich seit 2015 im All befindet. Damit ist der Satellit ein wichtiger Baustein für die langfristige Datenversorgung zahlreicher Anwendungen.

In Deutschland ist das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) federführend für Copernicus verantwortlich. Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR begleitet das europäische Erdbeobachtungsprogramm im Auftrag des BMDV auf europäischer Ebene und unterstützt die Nutzung in Deutschland durch konkrete Maßnahmen. Der Satellit Sentinel-2C wurde von Airbus in Deutschland gebaut.

Sentinel-2C ist mit einem optischen Multispektralinstrument ausgestattet, das eine hohe Auflösung von bis zu zehn Metern und eine Abtastbreite von 290 Kilometern abdeckt. Damit ist der Satellit ideal ausgerüstet, um Veränderungen der Vegetation zu erkennen und etwa Erntevorhersagen zu ermöglichen, Waldbestände zu kartieren oder das Wachstum von Wild- und Nutzpflanzen zu bestimmen. Das Instrument wird auch an Küsten und Binnengewässern eingesetzt, um etwa das Algenwachstum zu beobachten oder den Sedimenteintrag in Flussdeltas nachzuverfolgen.

Klimawandel erforschen, Katastrophenschutz effektiver machen
Mit den gewonnenen Daten leistet Copernicus einen wichtigen Beitrag für die Erforschung und Überwachung des Klimawandels sowie zentrale Lebensbereiche wie den Katastrophenschutz und die Sicherheitspolitik. Die Daten dienen zudem als Grundlage für wichtige internationale Übereinkommen zum Umwelt- und Klimaschutz, etwa im Rahmen der Klimakonferenzen der Vereinten Nationen (UN) und der UN-Nachhaltigkeitsziele.

Bundesminister für Digitales und Verkehr Dr. Volker Wissing betont das Einsatzspektrum des Programms: „Mit dem Start von Sentinel-2C demonstriert Deutschland seine führende Rolle in der globalen Erdbeobachtung. Dieses innovative Instrument wird entscheidend dazu beitragen, den Klimawandel zu verstehen, ihn zu bekämpfen und mit den Folgen umzugehen. Unser Engagement im Copernicus-Programm ist eine Investition in Spitzentechnologie und eine nachhaltige Zukunft, da die präzisen Daten des Satelliten Entscheidungsträger weltweit bei umweltpolitischen Maßnahmen unterstützen.“

„Copernicus ist heute das größte und erfolgreichste Erdbeobachtungsprogramm in Europa und zeigt die effiziente Zusammenarbeit der Europäischen Union, der Europäischen Weltraumorganisation ESA sowie der nationalen Raumfahrtagenturen. Durch Sentinel-2C sichern wir seine Zukunft und stärken zugleich den Raumfahrtstandort Deutschland nachhaltig.“ sagt Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstand und Generaldirektor der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR.

Copernicus – ein gemeinsames Programm von EU und ESA
Copernicus ist ein gemeinsames Programm der Europäischen Union (EU) und der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Die EU betreibt mit dem Programm satellitengestützte Informationsdienste für Landoberflächen (CLMS), Ozeane (CMEMS), Atmosphäre (CAMS), Katastrophen- und Krisenmanagement (CEMS), Klimawandel (C3S) und zivile Sicherheit (CSS). Auch immer mehr deutsche Behörden, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie innovative Unternehmen arbeiten mit Copernicus-Daten. Grundlage all dieser Anwendungen und Dienste sind sechs Satellitenfamilien, die so genannten Sentinels – zu Deutsch „Wächter“, die von der ESA zusammen mit der Europäischen Organisation zur Nutzung meteorologischer Satelliten (EUMETSAT) betrieben werden. Zudem werden derzeit weitere sechs Missionen vorbereitet, die die Copernicus-Flotte in den kommenden Jahren sukzessive erweitern werden. Darunter auch die Mission „Copernicus Anthropogenic Carbon Dioxide Monitoring Mission“ (CO2M), die ab 2026 globale Treibhausgasemissionen messen soll. In Copernicus werden auch Satellitendaten von Dritten einbezogen, so etwa Daten der deutschen Satelliten TerraSAR-X und TanDEM-X. Datenportale wie die „Copernicus Data and Exploitation Platform – Deutschland“ – kurz CODE-DE – sichern Nutzerinnen und Nutzern einen unkomplizierten Zugang zu den Erdbeobachtungsdaten und Verarbeitungsmethoden.

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• Sentinel-2C auf Vega (VV24)

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Quelle: Technische Universität Wien 5. März 2024.

5. März 2024 – Der Klimawandel verändert den Wasserkreislauf – aber wie? Leider lässt sich das nicht in eine einfache, global gültige Formel pressen. Der Wasserkreislauf ist ein komplexes System, regional können sich ganz unterschiedliche Veränderungen zeigen: In manchen Regionen wird es trockener, in anderen steigt die Regenmenge, Extremwetterereignisse ändern und verschieben sich.

Um dieses komplexe System besser vorhersagbar zu machen, entwickelte ein internationales Pilotprojekt, finanziert von der Europäischen Weltraumbehörde ESA und geleitet vom italienischen National Research Council, nun einen „digitalen Zwilling“ der Hydrosphäre: Der Wasserkreislauf und die relevanten mit ihm verbundenen Phänomene werden physikalisch korrekt am Computer nachgebildet. So lässt sich simulieren, wie eine ganz bestimmte Region auf hydrologische Veränderungen reagiert. Damit sollen nicht nur Katastrophen wie Überschwemmungen sondern auch schleichende Veränderungen im Wasserhaushalt, die z.B. durch höhere Temperaturen verursacht werden, räumlich detaillierter vorhergesagt werden als bisher.

Entscheidend dafür sind Satellitendaten. Ein Team der TU Wien sorgte dafür, dass speziell Radarsatellitendaten über den Wasserkreislauf nun in hervorragender räumlicher Auflösung zur Verfügung stehen – ein wesentliches Schlüsselelement für die Zuverlässigkeit des Vorhersagesystems.

Ein „digitaler Zwilling“ der Erde
Das Konzept des „digitalen Zwillings“ spielt in der Industrie schon lange eine wichtige Rolle: Ein kompliziertes System, zum Beispiel eine Produktionsanlage, wird physikalisch exakt am Computer nachgebildet. Man kann diesem System dann am Computer beliebige Bedingungen vorgeben, und es wird sich genauso verhalten wie auch in der Wirklichkeit. Ähnlich wie beim Flugsimulator, in dem man neuartige Flugmanöver am Computer ausprobieren kann, lässt sich so gefahrlos vorhersagen, was in einer speziellen Situation geschehen wird.

„Genau so ein digitaler Zwilling entsteht nun für das globale Wassersystem“, erklärt Dr. Mariette Vreugdenhil vom Department für Geodäsie und Geoinformation der TU Wien, die den Anteil der TU Wien an dem ESA Projekt geleitet hat. Wenn für große Gebiete, im Idealfall den ganzen Globus, räumlich hochaufgelöste Daten für die Validierung und laufende Verbesserung von Computersimulationen zur Verfügung stehen, dann lässt sich mit höherer Treffsicherheit sagen, welche Effekte sich unter bestimmten Bedingungen zeigen werden – bis hin zu Überflutungen oder Hangrutschungen an einem ganz bestimmten Ort.

Auf die Auflösung kommt es an
Von besonders großer Bedeutung sind dabei Daten über die Bodenfeuchte. Daran forscht man an der TU Wien schon seit Jahren: Man nutzt Messergebnisse von Radarsatelliten, die den Erdboden rund um die Uhr untersuchen. Daraus kann man wichtige Informationen über die Eigenschaften des Bodens herausrechnen und letztlich vorhersagen, ob der Boden in einer bestimmten Gegend angesichts kommender Regenfälle noch weiteres Wasser aufnehmen kann oder nicht.

Entscheidend dafür ist allerdings, dass man die räumlichen Gegebenheiten mit sehr hoher Auflösung kennt. „Hohe Auflösung heißt bei uns etwa: Ein Pixel pro Kilometer“, sagt Prof. Wolfgang Wagner, der Leiter des Forschungsbereichs Fernerkundung der TU Wien. „Man verwendet dafür heute oft künstliche Intelligenz. Die trainiert man mit unterschiedlichen Datensätzen und hofft dann, auf diese Weise die Auflösung zu verbessern. Das ergibt zwar schöne Bilder, aber ob die etwas mit der Wirklichkeit zu tun haben, ist oft eine andere Frage.“ Um die Interpretation der Satellitendaten auf ihre Richtigkeit hin besser überprüfen zu können, hat man sich an der TU Wien für eine andere Strategie entschieden: „Wir verfolgen einen rigorosen Ansatz. Unser Modell arbeitet mit physikalischen Formeln, von denen wir wissen, dass sie stimmen.“ Machine Learning kommt unterstützend zum Einsatz, etwa für die Kalibrierung der Parameter, aber die Berechnung der Daten lässt sich klar nachvollziehen und erklären. So kann man sicherstellen, dass die Berechnung eines hochauflösenden Datensatzes auf bekannten Naturgesetzen beruht und es nicht etwa zu einer AI-Halluzination ohne faktische Basis kommt, wie das bei künstlicher Intelligenz auch manchmal zu beobachten ist.

Von der Po-Region in die ganze Welt
Begonnen hat man damit, die Po-Ebene in Italien abzubilden – eine besonders komplexe Region, wie Projektleiter Luca Brocca erklärt: „Wir haben die Alpen, wir haben Schnee, der schwer zu simulieren ist, besonders in unregelmäßigem und komplexem Gelände wie den Bergen. Dann gibt es das Tal mit all den menschlichen Aktivitäten – Industrie, Bewässerung.“ Aufbauend darauf bildete man den gesamten Mittelmeerraum ab.

Das Modell soll letztendlich auf den ganzen Erdball ausgedehnt werden. Außerdem soll es noch weiter verbessert und verfeinert werden. Wünschenswert wäre am Ende eine multidimensionale Abbildung der Hydrosphäre, in der ausgewählte Prozesse mit einer räumlichen Auflösung in der Größenordnung von zehn Metern erfasst werden können. Das Ziel des Projekts ist ein Computermodell, das rechtzeitig auf Gefahren hinweisen kann und auch dazu dient, die Auswirkungen verschiedener menschlicher Eingriffe auf lokaler Ebene zu erklären, sodass man nachhaltige Entscheidungen treffen kann.

„Diese gemeinsamen Bemühungen von Wissenschaft, Raumfahrtbehörden und Entscheidungsträgern versprechen eine Zukunft, in der ein digitaler Zwilling der Erde für die Hydrologie unschätzbare Erkenntnisse für ein nachhaltiges Wassermanagement und die Widerstandsfähigkeit gegen Katastrophen liefern“, sagt Luca Brocca.

Originalpublikation
L. Brocca et al., A Digital Twin of the terresrial water cycle: a glimpse into the future through high-resolution Earth observations; Front Sci. 5. March 2024.
https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1190191/full
pdf: https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1190191/pdf

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• Klimawandel

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ISRO, PTI, bharat-rakshak.com

Der Start erfolgte um 3:15 Uhr MESZ im Satish Dhawan Space Centre. Die 44 Meter hohe, vierstufige Trägerrakete hatte eine Startmasse von 229 Tonnen. Sie flog die Mission, die fünfzehnte einer PSLV-Rakete, ohne zusätzlich seitlich angebrachte Booster und wurde von einer neu eingeführten, weiterentwickelten Flugelektronik (AAM, Advanced Avionics Module) gelenkt.

Nachdem die vier Stufen der Rakete mit Feststoffmotoren in der ersten und dritten sowie Flüssigkeitstriebwerken in der zweiten und vierten Stufe ihre Aufgaben erfüllt hatten, wurden RISAT-2 nach rund 17 Flugminuten und Anusat nach rund 19 Flugminuten im All ausgesetzt. Für beide Satelliten gibt ISRO zirkulare Zielorbits in 550 Kilometern Höhe über der Erdoberfläche, mit 41 Grad Inklination und einer Umlaufperiode von 90 Minuten an.

RISAT-2, ein Fernerkundungssatellit mit einem in Israel gebauten Radar mit synthetischer Apertur, soll sowohl militärischen als auch zivilen Zwecken dienen. Er soll es ermöglichen, während seiner Lebenserwartung von drei Jahren zu jeder Tages- und Nachtzeit und bei jedem Wetter Beobachtungen durchzuführen. Man erwartet sich von dem beim Start rund 300 Kilogramm schweren Satelliten Hilfe bei der Überwachung von Indiens Grenzen, sowie Unterstützung beim Katastrophenschutz.

Das Radarbildsystem des Satelliten wurde vom israelischen Luft- und Raumfahrtkonzern IAI gebaut. Die Auflösung des Systems soll im besten Fall einen Meter betragen. Der Bus des Satelliten mit den Kommando-, Kontroll- und Kommunikationssystemen wurde von der ISRO beigesteuert.

Anusat ist der erste von einer indischen Universität entworfene Satellit, der den Weltraum erreichte. Der von der Anna-Universität in Chennai im indischen Bundesstaat Tamil Nadu gebaute, beim Start rund 40 Kilogramm wiegende Satellit ist vornehmlich zur Weiterleitung von Daten vorgesehen. Unter anderem soll der Satellit vertrauliche akademische Daten aufnehmen und zu gegebener Zeit weitergeben. Als Beispiel für solche Daten werden Examensfragen genannt, deren vorzeitiges Bekanntwerden man verhindern möchte.

Außerdem fliegen auf dem würfelförmigen Anusat mit 60 Zentimetern Kantenlänge zwei miniaturisierte elektromechanische Systeme: ein Gyroskop und ein Magnetometer. Zusätzlich ist Anusat mit einem weiteren Lageregelungssystem ausgesattet. Der Satellit wird vom Madras-Institut für Technologie, Chennai, dem Ingeniuerkolleg Chennai und der Universität Pune im indischen Bundesstaat Maharashtra benutzt werden. Seine Lebenserwartung beträgt ein Jahr.

RISAT-2 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 34807 bzw. als Objekt 2009-019A. Anusat ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 34808 bzw. als Objekt 2009-019B.

Raumcon:

• RISAT-2 auf PSLV

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: chinaview, Xinhua.

Auf Shiyan-3 (Shiyan Weixing-3) fliegen neue Experimente zur Atmosphärenforschung. Die Hauptentwicklung erledigte das Harbin Institute of Technology. Katalogisiert ist er als 33433U und 2008-056A.
Chuangxin-1-02 (Chuang Xin-1(2)), entwickelt von der Chinese Academy of Sciences, soll meteorologische und hydrologische Daten sammeln und weiterleiten, sowie im Katastrophenschutz eingesetzt werden. Er wird als Objekt 33434U bzw. 2008-056B geführt.

Verwandter Link:

• Zur Trägerrakete bei Wikipedia

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