Erdbeobachtungssatelliten haben zu einem völlig neuen Verständnis der Erde geführt. Mit Aufnahmen aus großer Höhe, die über einen längeren Zeitraum wiederholt werden, lassen sich Veränderungen am Boden frühzeitig erfassen und nachverfolgen. Darüber hinaus liefern Erdbeobachtungssatelliten manchmal Bilder von einer geradezu "überirdischen" Schönheit, wie die folgenden 12 Beispiele zeigen:
Wann begann die Ära der Erdbeobachtungssatelliten?
- Die Geschichte der Erdbeobachtungssatelliten begann in den 1950er Jahren. Der erste Erdbeobachtungssatellit, Explorer 1, wurde 1958 von den USA gestartet.
- Die ersten militärischen Erdbeobachtungssatelliten, die Keyhole-Satelliten des Corona-Programms, folgten 1959.
- TIROS-1 war der erste experimentelle Wettersatellit, der 1960 gestartet wurde. Er revolutionierte die Wettervorhersage durch die Übermittlung von Wolkenbildern an Erdstationen.
- Ein wichtiger Meilenstein war Landsat-1 im Jahr 1972, der die digitale Datenerfassung durch den Multispectral Scanner (MSS) einführte.
- 1975 wurde auf GEOS-3 der erste Radar-Höhenmesser eingesetzt, und 1978 erprobte die Seasat-Mission das Synthetic Aperture Radar.
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Welche Sensoren nutzen Erdbeobachtungssatelliten?
Die wichtigsten Sensortypen sind:
- Optische Sensoren:
- Erfassen reflektiertes oder emittiertes Licht in verschiedenen Wellenlängenbereichen
- Dazu gehören Kameras für sichtbares Licht sowie multispektrale und hyperspektrale Sensoren
- Liefern detaillierte Bilder der Erdoberfläche
- Infrarotsensoren:
- Messen Wärmestrahlung
- Nützlich für Temperaturmessungen und Erfassung thermischer Eigenschaften
- Radarsensoren:
- Senden aktiv Mikrowellen aus und messen deren Reflexion
- Können durch Wolken und bei Nacht arbeiten
- Wichtig für Synthetic Aperture Radar (SAR) zur hochauflösenden Oberflächenabbildung
- Lidar-Sensoren:
- Nutzen Laserpulse zur Entfernungsmessung
- Ermöglichen präzise 3D-Kartierungen der Erdoberfläche
- Mikrowellenradiometer:
- Passive Sensoren zur Messung natürlicher Mikrowellenstrahlung
- Nützlich für Atmosphären- und Ozeanbeobachtungen
- Spektrometer:
- Analysieren die spektrale Zusammensetzung von Licht
- Ermöglichen Rückschlüsse auf chemische Eigenschaften
- Altimeter:
- Messen die Höhe der Satellitenplattform über der Erdoberfläche
- Wichtig für Ozeanographie und Topographie
- Gravimeter:
- Erfassen Schwankungen im Schwerefeld der Erde
Die Kombination verschiedener Sensordaten erlaubt detaillierte Analysen von Umwelt- und Klimaphänomenen.
Wie genau können Erdbeobachtungssatelliten die Erde erfassen?
- Optische Sensoren: Moderne optische Satelliten wie die des Landsat-Programms bieten eine Auflösung von bis zu 30 Metern pro Pixel. Hochauflösende kommerzielle Satelliten wie die WorldView-Serie können Auflösungen von bis zu 30 Zentimetern pro Pixel erreichen.
- Radarsensoren (SAR): Synthetic Aperture Radar (SAR) kann Auflösungen im Bereich von 1 bis 10 Metern erreichen, unabhängig von Wetterbedingungen und Tageszeit.
- Anwendung: SAR ist besonders nützlich für die Überwachung von Bodenbewegungen, Eisflächen und Vegetation.
- Lidar: Lidar-Sensoren bieten eine sehr hohe Genauigkeit bei der Höhenmessung, oft im Bereich von wenigen Zentimetern. Sie sind ideal für topografische Kartierungen und 3D-Modellierungen.
- Infrarotsensoren: Infrarotsensoren können Temperaturunterschiede auf der Erdoberfläche mit einer Genauigkeit von etwa 1 bis 2 Grad Celsius erfassen.
- GNSS-basierte Messungen: Mit GNSS (Global Navigation Satellite Systems) können Positionen auf der Erdoberfläche mit einer Genauigkeit von wenigen Zentimetern bis zu Millimetern bestimmt werden, insbesondere bei Verwendung von Korrekturdaten und differenziellen GNSS-Techniken (DGNSS).
- Altimetrie: Satellitenaltimeter messen die Höhe der Meeresoberfläche mit einer Genauigkeit von wenigen Zentimetern. Diese Daten sind wichtig für die Ozeanographie und Klimaforschung.
Welche Umlaufbahnen nutzen Erdbeobachtungssatelliten?
- Die niedrige Erdumlaufbahn (Low Earth Orbit / LEO) von 200–500 km über der Erdoberfläche und einer Umlaufzeit von 1,5–2 Stunden wird häufig genutzt für Umweltsatelliten und Spionagesatelliten, da sie eine hohe Auflösung der Erdoberfläche bietet.
- Polare Umlaufbahn, etwa 800 km über der Erdoberfläche mit einer Umlaufzeit von rund 100 Minuten. Satelliten in dieser Umlaufbahn überfliegen die Pole und können die gesamte Erdoberfläche abdecken. Sie sind besonders nützlich für globale Umweltüberwachung und Klimaforschung.
- Die geostationäre Umlaufbahn (GEO) in einer Höhe von 35.786 km über der Erdoberfläche und 24 Stunden Umlaufzeit gilt als ideal für Wettersatelliten und Kommunikationssatelliten, da sie ständig denselben Punkt auf der Erdoberfläche überwachen können.
Wie geht die Entwicklung von Erdbeobachtungssatelliten weiter?
- Technologische Entwicklungen im Bereich der Erdbeobachtungssatelliten betreffen die kontinuierliche Verbesserung von Sensoren, Datenverarbeitung und der Miniaturisierung der Satelliten.
- Fortschritte in der Sensor- und Bildgebungstechnologie ermöglichen eine höhere Auflösung und präzisere Daten, was die Analyse von Umwelt- und Klimaveränderungen verbessert.
- Die Integration von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen in die Datenverarbeitung ermöglicht effizientere und genauere Auswertungen der gesammelten Informationen.
- Zudem führen Fortschritte in der Miniaturisierung und Kostensenkung zur Entwicklung kleinerer, kostengünstigerer Satelliten, die den Zugang zu Erdbeobachtungsdaten für mehr Länder und Organisationen erleichtern.
Der Autor: Peter Koller
Gelernter Politik-Journalist, heute News-Junkie, Robotik-Afficionado und Nerd-Versteher. Chefredakteur des Automatisierungsmagazins Automation NEXT. Peter Koller liebt den Technik-Journalismus, weil es das einzige Themengebiet ist, wo wirklich ständig neue Dinge passieren. Treibstoff: Milchschaum mit Koffein.