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DAUN, 07.08.2020 - 12:18 Uhr
Technik - Satellit

Fit für den Weltraum?

OHB-Instrument für Umwelt-Satelliten EnMAP muss das gerade beweisen

Das Hyperspektralinstrument (HSI) für den EnMAP-Satelliten, der Bremer Raumfahrtexperten OHB wird die kommenden Wochen im Raumfahrttesthaus der IABG verbringen, um sich für den Raumflug zu qualifizieren. Die Anforderungen an den Probanden sind hoch und umfassen unter anderem einen Test im Schalllabor, eine Thermal-Vakuum-Testkampagne in einer Weltraumsimulationskammer und einen EMC-Test.

Nach Abschluss der Umwelttestkampagne und der Rückkehr des EnMAP-Instruments ins OHB-Raumfahrtzentrum „Optik & Wissenschaft“ in Oberpfaffenhofen bei München beginnt die Integration auf der Plattform, dem sogenannten Satellitenbus. Der EnMAP-Satellit nimmt dann Gestalt an. Ende 2021 soll der „Umweltspäher“ zu seinem Dienstort aufbrechen: einer sonnensynchronen Erdumlaufbahn in rund 640 Kilometer Höhe.

Raumfahrtmissionen für Umwelt- und Klimaschutz im Fokus bei OHB

Der Name der Satellitenmission ist Programm: EnMAP steht für „Environmental Mapping and Analysis Program“ und soll mit neuartigen globalen Datensätzen erweiterte und vertiefte Aussagen über Zustand und Veränderungen in ökologischen Systemen zu Wasser und zu Land ermöglichen. Das für diese Mission von OHB im Auftrag des Raumfahrtmanagements des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR RFM) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) unter dem Kennzeichen 50 EP 0801 durchgeführte Projekt EnMAP soll im Weltraum die von der Erdoberfläche reflektierte Sonnenstrahlung vom sichtbaren Licht bis zum kurzwelligen Infrarot analysieren. Zunächst muss es aber seine Raumflug-Tauglichkeit unter Beweis stellen: Funktions-, Vibrations- und Schalltests hat das komplexe optische Instrument bereits mit Erfolg absolviert.

„EnMAP ist die erste deutsche Hyperspektral-Satellitenmission und zielt darauf ab, einen weiten Bereich des Ökosystems auf der Erdoberfläche zu untersuchen“, so Marco Fuchs, CEO der OHB System AG, die auch den Satelliten entwickelt und realisiert. „Ich bin sehr stolz, dass wir mit unserer Expertise der Wissenschaft einen globalen Blick auf das System Erde ermöglichen können, der Aufschluss über Klimaveränderungen und den Zustand von Natur und Umwelt gibt.“

Vorgeschmack auf den Weltraum

Das Hyperspektralinstrument (HSI) für den EnMAP-Satelliten wird die kommenden Wochen im Raumfahrttesthaus der IABG verbringen, um sich mit der sogenannten Umwelttestkampagne für den Raumflug zu qualifizieren. Die Anforderungen an den Probanden sind entsprechend hoch und umfassen unter anderem einen Test im Schalllabor (Hält das Testobjekt den beim Start und beim „Ritt“ in den Weltraum auftretenden Lasten stand?), eine Thermal-Vakuum-Testkampagne in einer Weltraumsimulationskammer (Bleibt die Funktionsfähigkeit auch unter den harschen Bedingungen des Weltraums erhalten?) und einen EMC-Test (Ist die elektromagnetische Verträglichkeit gegeben?).

Nach Abschluss der Umwelttestkampagne und der Rückkehr des EnMAP-Instruments ins OHB-Raumfahrtzentrum „Optik & Wissenschaft“ in Oberpfaffenhofen bei München beginnt die Integration auf der Plattform, dem sogenannten Satellitenbus. Der EnMAP-Satellit nimmt dann Gestalt an. Ende 2021 soll der „Umweltspäher“ zu seinem Dienstort aufbrechen: einer sonnensynchronen Erdumlaufbahn in rund 640 Kilometer Höhe. Die Missionsdauer ist für fünf Jahre geplant. Als industrielle Hauptauftragnehmerin ist die OHB System AG nicht nur für Entwicklung, Realisierung und Test des komplexen Instruments, sondern des gesamten Satelliten zuständig und verantwortet auch den Start des Satelliten.

Warum hyperspektral?

„Multispektrale Instrumente liefern zum Beispiel Daten zur Landbedeckung und wie sie verteilt ist. Auch die Art der Vegetation kann mit multispektralen Messmethoden festgestellt werden, was Rückschlüsse auf die Landnutzung ermöglicht“, so Peter Honold, OHB-Projektleiter EnMAP. „Kommen die vergleichsweise hochauflösenden Spektraldaten eines hyperspektralen Sensors ins Spiel, erhält man auch quantitative Informationen. Sie legen beispielsweise dar, wie gut oder schlecht Ackerpflanzen mit Nährstoffen versorgt sind, oder wie es um die Wasserqualität von Seen steht.“

Die neuartigen globalen Daten, die die EnMAP-Mission generieren wird, sind nicht nur in der Geologie, Bodenkunde, Forst- und Landwirtschaft von Interesse, sondern auch für diejenigen, die sich mit der Erforschung von Küstengebieten und Inlandgewässern beschäftigen. Satellitengestützte Messungen können häufig durchgeführt und regelmäßig über einem Zielgebiet wiederholt werden. „Wir haben den hyperspektralen Sensor des EnMAP-Satelliten so konzipiert, dass ein 30 Kilometer breiter Streifen Erdoberfläche mit einer räumlichen Auflösung von 30 x 30 Metern erfasst werden kann. Es ist möglich, pro Orbit 1.000 km Streifenlänge und pro Tag 5.000 Kilometer Streifenlänge aufzunehmen. Nach vier Tagen kann EnMAP einen bestimmten Ort erneut überfliegen und hyperspektrale Datensätze generieren“, bestätigt Peter Honold.

Weitere OHB-Projekte für Klima- und Wettermissionen

„Wir wurden gerade von der Europäischen Weltraumorganisation ESA als industrieller Hauptauftragnehmer mit den beiden Satelliten für die Copernicus-Mission CO2M *) beauftragt. Sie soll das schädliche Treibhausgas CO2 durch Messungen in der Erdatmosphäre ins Visier nehmen“, berichtet OHB-Chef Fuchs. „Für zukünftige Klimamodellierungen und für die Erforschung des Klimawandels und seiner Überwachung ist es wichtig, den Kohlenstoffzyklus besser zu verstehen. Hyperspektrale Sensoren wie der von EnMAP können diese Daten mit Analysen des von der Erdoberfläche zurückgeworfenen Sonnenlichts ergänzen. Erfreulicherweise ist diese OHB-Expertise auch bei der Realisierung der künftigen Copernicus-Mission CHIME **) gefragt: Wir sind im Unterauftrag von Thales Alenia Space für Entwicklung und Realisierung des hyperspektralen CHIME-Instruments vorgesehen.“

Der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst hätte es nicht treffender formulieren können: „Wir haben keinen Planeten B“. Gerade die mit Raumfahrttechnik erlangten Kenntnisse zeigen eindringlich, dass es globaler Daten und Anstrengungen bedarf, wenn wir unseren gastlichen blauen Planeten schützen wollen. „Die Bewahrung unseres Heimatplaneten liegt uns allen am Herzen“, bringt es Marco Fuchs auf den Punkt. „Daher ist es für die Projektteams bei OHB und mich von besonderer Bedeutung und extrem motivierend, an leistungsfähigen Instrumenten und Satelliten für Klima-, Wetter- und Umweltbeobachtungen zu arbeiten.“

*) CO2M: CO2 Monitoring Mission **) CHIME: Copernicus Hyperspectral Imaging Mission for the Environment

Über EnMAP

Das Projekt EnMAP wird von der OHB System AG im Auftrag des Raumfahrtmanagements des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR RFM) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) unter dem Kennzeichen 50 EP 0801 durchgeführt.

Das DLR Raumfahrtmanagement in Bonn hat die Gesamt-Projektleitung für EnMAP. Das GeoForschungszentrum Potsdam (GfZ) ist wissenschaftlicher Hauptbeteiligter. Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten und des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt. Mit dem Aufbau und Betrieb des Bodensegments sind drei Institute und Einrichtungen des DLR beauftragt worden: das Deutsche Raumfahrt-Kontrollzentrum 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. Die zukünftige Nutzung der EnMAP-Hyperspektraldaten durch Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen und die Entwicklung von speziellen Anwendungen werden durch Förderprogramme des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) projektbegleitend unterstützt.


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