Die erste deutsche Hyperspektral-Satellitenmission
Das Hauptziel der Hyperspektral-Satellitenmission EnMAP (Environmental Mapping Analysis Program) ist es, einen weiten Bereich des Ökosystems auf der Landoberfläche der Erde zu untersuchen. Das Hyperspektralinstrument registriert die von der Erde reflektierte Sonnenstrahlung vom sichtbaren Licht bis zum kurzwelligen Infrarot. Diese Messungen ermöglichen den Forschenden präzise Aussagen über Zustand und Veränderungen der Erdoberfläche. Der Satellit ist am 1. April 2022 an Bord einer Falcon-9-Rakete des US-amerikanischen Raumfahrtkonzerns SpaceX von Cape Canaveral in Florida ins All gestartet. Die Mission ist auf mindestens fünf Jahre ausgelegt.
Daten zur Nährstoffversorgung von Pflanzen oder Wasserqualität von Seen
Herkömmliche multispektrale Sensoren nehmen die von der Erde reflektierte Strahlung in wenigen - bezogen auf die Wellenlänge – sehr breiten Kanälen auf. Diese Sensoren liefern zuverlässige Daten und Informationen, wie etwa über die Landnutzung, Landbedeckung und deren räumliche Verteilung. Für qualitative Aussagen, beispielsweise zur Art der Vegetation, reichen solche Messmethoden aus. Quantitative Informationen, wie die Nährstoffversorgung von Ackerpflanzen oder die Wasserqualität von Seen, können hingegen nur aus den vergleichsweise hochauflösenden Spektraldaten eines hyperspektralen Sensors abgeleitet werden.
Die Daten von EnMAP werden in vielen Forschungsbereichen ihre Anwendung finden, etwa in der Geologie, der Land- und Forstwirtschaft, der Bodenkunde, oder auch in der Erforschung der Küstengebiete und Inlandsgewässer. Satellitengestützte Messungen sind für die Forschenden von großer Bedeutung, weil sie häufig erfolgen und in regelmäßigen Zeitabständen über einem Zielgebiet wiederholt werden können. Hierdurch ermöglicht die Mission eine optimale Erforschung der verknüpften Prozesse von Biosphäre und Geosphäre – im Gegensatz zu bodengestützten und flugzeuggetragenen Sensoren und Messinstrumenten, die nur einen sehr zeitlich begrenzten Datensatz eines kleinen Gebietes liefern können. Somit leistet EnMAP einen wichtigen Beitrag zur Sicherung der lebensnotwendigen Ressourcen in der Zukunft.
Die Nutzlast des Satelliten EnMAP ist ein abbildendes Hyperspektralinstrument. Das Instrument deckt den Spektralbereich von etwa 420 bis 1000 Nanometer in 91 Kanälen und von etwa 900 bis 2450 Nanometern in 134 spektralen Kanälen mit einer hohen Messgenauigkeit und -stabilität der reflektierten Sonnenintensität ab. Bei der Datenaufzeichnung erfasst es einen 30 Kilometer breiten Streifen der Erdoberfläche. Die räumliche Auflösung beträgt dabei 30 Meter x 30 Meter. Ein untersuchter Zielort innerhalb dieses Streifens kann innerhalb von vier Tagen erneut beobachtet werden. Der Satellit umkreist die Erde in einer Höhe von rund 640 Kilometern. Seine Aufnahmekapazität ist darauf ausgelegt, bis zu 1000 Kilometer Streifenlänge pro Orbit und mindestens 5000 Kilometer Streifenlänge pro Tag aufzunehmen.
Jedes Material auf der Erdoberfläche reflektiert das Sonnenlicht in einer für ihn charakteristischen Art und Weise, einer sogenannten Spektralsignatur. Diese Signatur kann der Umweltsatellit 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.
Der Umweltsatellit EnMAP
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Der Umweltsatellit EnMAP
Jedes Material auf der Erdoberfläche reflektiert das Sonnenlicht in einer für ihn charakteristischen Art und Weise, einer sogenannten Spektralsignatur. Diese Signatur kann der Umweltsatellit 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.
Die Projektleitung des Satellitenprojekts liegt in der Verantwortung der Deutschen Raumfahrtagentur. Die wissenschaftliche Leitung der EnMAP-Mission wird wahrgenommen durch Dr. Sabine Chabrillat, Deutsches GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ). Das GFZ stellt den Vorsitz für das wissenschaftliche Beratungsgremium zur Unterstützung der Mission und deren Nutzung. Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten und des Hyperspektralinstrumentes wurde die Firma OHB-System AG beauftragt.
Mit dem Aufbau und Betrieb des Bodensegments waren drei Institute und Einrichtungen des DLR beauftragt worden. Seit dem Start des Satelliten führt das Deutsche Raumfahrt-Kontrollzentrum in Oberpfaffenhofen den Satellitenbetrieb durch und überwacht ihn. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum und das DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung archivieren, prozessieren und validieren die empfangenen Satellitendaten und machen diese für die Wissenschaft zugänglich.
Die Nutzung der EnMAP-Hyperspektraldaten durch Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen und die Entwicklung von speziellen Anwendungen werden durch Förderprogramme des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) projektbegleitend unterstützt.
Start
2022
Orbithöhe
640 km
Orbittyp
Inklination 97,98 °, sonnensynchroner Orbit, 11:00 local time descending node
Satellitenmasse
ca. 980 kg
Satellitengröße
3,0 m x 2,0 m x 1,7 m
Instrumente
Visible Near Infrared Camera (VNIR) Short Wave Infrared Camera (SWIR)
