DLR - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

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 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern präzise Aussagen über Zustand und Veränderungen der Erdoberfläche. Der Satellit soll im April 2022 starten, 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 Fachleute 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 als bodengestützte und flugzeuggetragene Sensoren und Messinstrumente, 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 auf einer Satellitenplattform fliegt, die bereits auf anderen Missionen erprobt wurde. Das Instrument deckt den Spektralbereich von 420 bis 1000 Nanometer in 95 Kanälen und von 900 bis 2450 Nanometern in 135 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 maximal 5000 Kilometer Streifenlänge pro Tag aufzunehmen.

Zusammenarbeit von GFZ und DLR bei der Mission

Die Projektleitung des Satellitenprojekts liegt in der Verantwortung der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. 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 sind drei Institute und Einrichtungen des DLR beauftragt worden. Nach dem Start des Satelliten wird das Deutsche Raumfahrt-Kontrollzentrum in Oberpfaffenhofen 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 Klimaschutz (BMWK) projektbegleitend unterstützt.