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News & Updates

Erdbeobachtung

SatelliteWie ein Arzt einen Patienten unter Beobachtung hält, so können wir mit Hilfe von Satellitentechnologie unseren Planeten beobachten, um seinen Gesundheitszustand zu überwachen oder um ihn einfach besser zu verstehen.

Die geradezu ikonenhaften Bilder aus den frühen Tagen des "Space Race", des Wettstreits um die Vorherrschaft bei der Weltraumforschung, haben dazu beigetragen, das Bewusstsein für unsere Umwelt zu stärken. Heute können wir mit Hilfe von Satelliten typische Muster und ihre Veränderungen erkennen und verfolgen, beispielsweise beim Wetter, in der Landwirtschaft, in der Stadtentwicklung und anderen Formen der Flächennutzung. Dank Google Earth ist auch die Betrachtung von Landschaften vom Standpunkt eines um die Erde kreisenden Satelliten aus zu einem alltäglichen Erlebnis geworden.

Satelliten zur Erdbeobachtung wurden zunächst zu militärischen und Sicherheitszwecken während des Kalten Krieges eingesetzt. Seit den 1990er Jahren stehen die Aufnahmen auch für eine ganze Reihe ziviler und kommerzieller Anwendungen zur Verfügung. Die jüngste Generation von Erdbeobachtungssatelliten erlaubt den schnellen Zugriff auf hochauflösende Bilder - und das von Objekten mit weniger als 0,5 m Durchmesser.

Augen im Himmel

Laut OECD werden aktuell mehr als 100 Programme zur Erdbeobachtung von zivilen Weltraumbehörden betrieben. Die Anzahl von Satelliten wächst noch immer, da viele Länder und Regionen in diesem strategisch so wichtigen Sektor mitmischen wollen, in dem die Vereinigten Staaten, Europa, China und Indien die wichtigsten Akteure sind. Viele dieser Akteure auf nationaler Ebene arbeiten auch im Rahmen des Projekts "Global Earth Observation System of Systems" (GEOSS) zusammen. Dabei handelt es sich um eine internationale Infrastruktur zur gemeinsamen Nutzung und Verbreitung von Daten aus der Erdbeobachtung.

2009 bezifferte die OECD den globalen Erdbeobachtungsmarkt für kommerzielle Satellitenbetreiber auf etwa 750 bis 800 Millionen Euro. Euroconsult, ein Beratungsunternehmen für Informations- und Kommunikationstechnologie für die Raumfahrtindustrie, hat ausgerechnet, dass die Herstellung der 128 Erdbeobachtungssatelliten, die zwischen 2000 und 2010 in die Umlaufbahn gebracht wurden, der Raumfahrtindustrie Umsatzerlöse in Höhe von 15,4 Milliarden Euro eingespielt hat.

Innovative Anwendungen

Die Erdbeobachtung liefert wertvolle Hinweise für die Archäologie, hilft bei der Entdeckung von Waldbränden, bei der Messung der Höhe von Meereswellen oder der Mengenbestimmung von Emissionen, beispielsweise Kohlendioxid oder Methan. Auch die Untersuchung landwirtschaftlicher Muster oder die Analyse der Bodenfeuchtigkeit gehören zu den praktischen Anwendungen. Mit Hilfe multispektraler Bilder können Wärmemuster in Städten sichtbar gemacht werden, was Stadtplaner die Wetterverhältnisse in städtischen Regionen vorhersehen lässt und ihnen damit beim Entwerfen von Stadtlandschaften hilfreich ist. Bilder von Erdbeobachtungssatelliten können Bauingenieure dabei unterstützen, den Fortschritt von Großprojekten wie Stadien oder Autobahnen zu verfolgen, und durch die Untersuchung der Farbe von Meeresregionen können Satelliten sogar überprüfen, wie intakt Fischgründe und andere biologische Ressourcen sind.

Im April 2014 startete die Europäische Weltraumorganisation (ESA) Sentinel-1, den ersten Satelliten des neuen Programms Copernicus der EU zur Erdbeobachtung. Sentinel-1 wurde zur Verbesserung der Sicherheit auf See, zur Überwachung des Klimawandels und zur Unterstützung des Katastrophen- und Krisenmanagements (z. B. bei Erdbeben oder Überflutungen) entwickelt und erzeugt Radarbilder, die die Erdoberfläche bei Tag und bei Nacht, auch bei Bewölkung, sichtbar machen.

Greenland from spaceDie ESA stellt ihre Daten aus der Erdbeobachtung kostenlos im Internet zur Verfügung und unterstützt die Entwicklung neuer Anwendungen und Dienstleistungen. So hat beispielsweise das deutsche Alfred-Wegener-Institut - Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung die Messergebnisse der CryoSat-Mission der ESA für eine Bestandsaufnahme der Dicke der Eismassen genutzt, die Grönland und die Antarktis bedecken, und gezeigt, wie das Eis dort rapide abnimmt.

Schutz von Ideen zum Schutz der Erde

Dank der besseren Zugänglichkeit von Satellitenbildern und Erdbeobachtungsdaten und stetig abnehmender Kosten für deren Verarbeitung aufgrund der Fortschritte in der Computertechnik steht die Tür für Innovationen zur Entwicklung neuer Anwendungen heute weit offen. Wie die kostenlose Online-Patentdatenbank des EPA Espacenet zeigt, gibt es Hunderte von Patentanmeldungen für Technologien, die der Bestandsaufnahme der verschiedensten Oberflächenmerkmale der Erde aus deren Umlaufbahn heraus dienen. Dabei geht es um Parameter wie Höhen, Dichten, Feuchtigkeit, Reflexion oder Absorption.

So haben etwa Mario Costantini und Massimo Zavagli von Telespazio, einem italienischen Raumfahrtunternehmen, eine europäische Patentanmeldung für ein Verfahren zur automatischen Erkennung von Bränden auf der Erdoberfläche mit Hilfe von Satellitenbildern eingereicht. Teams des französischen Raumfahrtunternehmens Astrium haben Patentschutz für die Blitzerkennung und für die Weiterleitung von Signalen, die von Satelliten mit niedriger Umlaufhöhe (LEO-Satelliten) gesendet werden, beantragt.

Laut Dr. Thomas Heege, CEO des Unternehmens EOMAP, zeigt sich im Erdbeobachtungsmarkt aktuell eine Entwicklung hin zu weiter verbesserter Datenvisualisierung mit Hilfe von Computermodellen. Dr. Heege hat Patente für Technologien angemeldet, die es gestatten, die Wassertiefe und den Chlorophyllgehalt von Seen aufgrund von Satellitenaufnahmen zu bestimmen. Damit wird eine Qualitätskontrolle für Umweltprojekte ermöglicht, bei denen Seen von Algen befreit werden sollen. Eine solches softwaregestütztes Verfahren in Patenten zu beschreiben, ist ein schwieriges Unterfangen, aber das Unternehmen hat diese Investition nicht gescheut, denn es möchte seine Innovationen vor dem Zugriff von Wettbewerbern schützen.

Ausblick: Größere Sichtweite und klarere Bilder

Die Branche wächst noch immer. Schätzungen von Euroconsult aus dem Jahr 2010 zufolge werden bis 2020 weitere 260 Erdbeobachtungs- und Wettersatelliten produziert und in Betrieb genommen sein und der Raumfahrtindustrie zusätzliche Einnahmen in Höhe von 20,7 Milliarden Euro beschert haben. Euroconsult geht davon aus, dass mindestens 12 oder auch mehr dieser Satelliten Radarsatelliten sein werden, die neue Anwendungen wie die Überwachung vulkanischer Aktivität oder die Überwachung dunkler Polarregionen und wolkenbedeckter Regenwälder möglich machen.

Die EU erwartet, dass ihr Copernicus-Programm und die innovative Nutzung seiner Daten bis zum Jahr 2030 in Europa zu Einnahmen in Höhe von ca. 30 Milliarden Euro geführt und etwa 50 000 neue Arbeitsplätze geschaffen haben werden. Satellitenbilder werden für die Untersuchung des Klimawandels immer wertvoller, und die Verarbeitungsmöglichkeiten mittels Computer werden immer komplexere Daten offenbaren.

Von den ersten, bewegenden Aufnahmen der Erde aus den Apollo-Missionen bis zur satellitengestützten Erdbeobachtung unserer Tage war es ein langer Weg. Aber dank dieser Technologie lernen wir unsere Welt immer besser kennen.

Screenshot from the video on EOMAP – How space gives a new perspective on the worldDr. Thomas Heege, CEO des Unternehmens EOMAP, das sich auf die Fernerkundung von Gewässern spezialisiert hat, erklärt, dass die von ihm entwickelte Technologie mit Hilfe von Computermodellen, die Faktoren wie die Umlaufbahn von Satelliten oder die Lichtverhältnisse in der Atmosphäre einbeziehen, die Berechnung der Wassertiefe und des Chorophyllgehalts von Seen auf Satellitenbildern ermöglicht und das Unternehmen in die Lage versetzt, entsprechende Karten für Kunden zu erstellen und eine Qualitätskontrolle für Umweltprojekte anzubieten.

Weitere Informationen (in englischer Sprache)