Die TanDEM-X-Mission (TerraSAR-X add-on for Digital Elevation Measurement) basiert auf zwei nahezu identischen Erdbeobachtungssatelliten: TerraSAR-X und TanDEM-X. Beide sind mit einem modernen, leistungsfähigen Radarsystem, dem Synthetic Aperture Radar (SAR), ausgestattet. Mit diesem kann die Erde nicht nur bei Tageslicht, sondern auch bei Nacht und Wolkenbedeckung beobachtet werden.
Start: 21. Juni 2010
Ähnlich wie der Mensch mit seinen beiden Augen räumlich sehen kann, können mit den beiden Radarantennen von TanDEM-X und TerraSAR-X erstmalig dreidimensionale Höhenmodelle der gesamten Erdoberfläche erstellt werden. Zusätzlich besitzen die Satelliten eine Einrichtung zur Synchronisation der beiden Radarinstrumente sowie eine autonome On-Board-Navigationskontrolle. Ein hochkomplexes Bodensegment, welches zudem die Fortführung der TerraSAR-X Mission gewährleistet, vervollständigt das System.
TerraSAR-X wurde bereits am 15. Juni 2007 mit einer DNEPR-Rakete vom kasachischen Weltraumbahnhof Baikonur gestartet. TanDEM-X folgte am 21. Juni 2010. Seither fliegen die beiden Satelliten auf ihrer Umlaufbahn in 514 Kilometern Höhe in Formation. Ihr Abstand ist dabei äußerst gering und beträgt zeitweise sogar weniger als 200 Meter. Das globale, digitale Höhenmodell, das mit Hilfe der beiden Radarsensoren erstellt wurde, besitzt eine vertikale Auflösung von zwei Metern. Das horizontale Raster beträgt dabei zwölf mal zwölf Meter. Das Modell ist es durchgehend homogen und bildet damit die Basis für weltweit einheitliches Kartenmaterial.
Ein globales Höhenmodell in 3D wurde in drei Jahren Tandemflug realisiert
Die beiden Satelliten sind zudem das erste konfigurierbare SAR-Interferometer im Weltraum. Im bi-statischen Betrieb arbeitet hierbei jeweils ein Satellit als Sender, und beide empfangen die von der Erdoberfläche zurück gestreuten Signale. Zur globalen Abdeckung war ein dreijähriger Parallelbetrieb im Formationsflug notwendig. Innerhalb dieser Zeit konnte das Satellitenpaar die gesamte Landoberfläche der Erde von 150 Millionen Quadratkilometern vermessen. Die Aufnahme des globalen Geländemodells aus dem akquirierten Datensatz beider Satelliten wurde im September 2016 abgeschlossen.
Dabei wurden etwa drei Petabyte (das entspricht 3.000 Terabyte) an Daten zum finalen digitalen 3D-Kartenprodukt prozessiert, das jetzt in Form von 19.000 Kacheln zur Verfügung gestellt wird. Jede Kachel bildet ein Gebiet von 1 Grad mal 1 Grad (Längengrad mal Breitengrad) ab, entsprechend etwa 100 mal 100 Kilometer in Äquatornähe. Das globale TanDEM-X-Geländemodell ist zudem in unterschiedlichen Produktvarianten mit einer Rasterweite von zwölf, 30 und 90 Metern erhältlich.
Die Satelliten vermessen die Erdoberfläche
Mit ihren beiden Radar-Antennen sind die Satelliten erstmalig in der Lage, ein dreidimensionales Höhenmodell der gesamten Erdoberfläche zu erstellen.
Auf die dreijährige Aufnahmephase für das globale Höhenmodell folgte eine Akquisitionsphase, die explizit dem wissenschaftlichen Bedarf diente. Dazu zählen etwa die Waldkartierung, die Schnee- und Eiserkennung, die Beobachtung von Vulkanen und Meeresströmungen, sowie die Demonstration neuer Radartechniken zur Erschließung neuer Anwendungen. Die Mission verläuft weiterhin planmäßig, Satelliten und Radar-Instrumente sind voll aktiviert und erfüllen auch lange nach der ursprünglich geplanten Lebensdauer von fünf Jahren ihre Aufgaben.
Nach der Teilnahme an internationalen Radar-Missionen wie X-SAR (X-Band Synthetic Apertur Radar) und SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), sowie der erfolgreichen Umsetzung des nationalen Projekts TerraSAR-X ist die TanDEM-X-Mission der konsequente nächste Schritt.
TanDEM-X: Eine Mission in öffentlich-privater Partnerschaft
TanDEM-X wurde in öffentlich-privater Partnerschaft (Public-Private-Partnership) unter finanzieller Beteiligung der Industrie realisiert. Das DLR ist verantwortlich für die wissenschaftliche Nutzung der TanDEM-X-Daten, die Planung und Durchführung der Mission, die Steuerung der beiden Satelliten und die Erzeugung des digitalen Höhenmodells. Die Firma Airbus Defence and Space (vormals EADS Astrium GmbH) war verantwortlich für Entwicklung, Bau und Start des Satelliten.
Eine wichtige Nutzlast auf dem TanDEM-X Satelliten ist das Tracking, Occultation and Ranging Experiment (TOR), das vom GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) bereitgestellt wurde. Es besteht aus einem Zweifrequenz-GPS-Empfänger, der eine hochgenaue Bahnbestimmung des Satelliten mit bis zu wenigen Zentimetern Genauigkeit erlaubt. Zudem wird der Empfänger für Radio-Okkultationsmessungen in der Atmosphäre und Ionosphäre eingesetzt.
Die Gesamtkosten für das Raumsegment wurden von Airbus Defence and Space sowie der Deutschen Raumfahrtagentur mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) finanziert. Der Bau des Bodensegments sowie der Betrieb über fünf Jahre wurde ebenfalls aus diesen Mitteln sowie von der Infoterra GmbH, einer hundertprozentigen Airbus-Defence-and-Space-Tochter, finanziert. Seit 2016 wird das Projekt im Rahmen einer Fortsetzungsvereinbarung mit der Firma Airbus weitergeführt.
Missionsparameter
Start
21. Juni 2010
Startplatz
Baikonur, Kasachstan
Trägerrakete
DNEPR-1
Orbithöhe
514 km
Inklination
97.4 Grad
Satellitenmasse
1330 kg
Satellitengröße
5 m x 2,4 m
Energieverbrauch
730 W (gemittelt)
Missionsbetrieb
Deutsches Raumfahrt-Kontrollzentrum (DLR) in Oberpfaffenhofen
