Heute Abend ist es soweit: Der deutsche Hyperspektralsatellit EnMAP wird um 18:24 Uhr unserer Zeit von Cape Canaveral aus in die Erdumlaufbahn starten. Er soll künftig hochauflösende Daten zum Zustand von Gewässern, Böden und anderen Biosystemen liefern, kann aber auch Mineralien und Schadstoffe aufspüren. Möglich wird dies durch Infrarotoptiken, die die Erdoberfläche in 242 spektralen Kanälen abbilden. Bisher waren Daten in dieser Qualität von Satelliten nicht verfügbar.
Hyperspektralkameras sehen das, was wir nicht sehen: Sie können Übermalungen in Gemälden sichtbar machen oder verborgene Texte in historischen Manuskripten enthüllen. Aber auch unsichtbare Methanaustritte oder Schadstoffe helfen diese Optiken aufzuspüren. Möglich wird dies, weil diese Kameras einen anderen Wellenbereich des Lichts als unsere Augen abdecken und diesen in seine spektralen Kanäle aufschlüsseln. Weil verschiedene Materialien das Licht je nach Spektralbereich verschieden stark reflektieren, werden Unterschiede dabei deutlich.
Genau dies soll nun erstmals auch ein deutscher Satellit leisten. Der Hyperspektralsatellit EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) verfügt über zwei hochauflösende Spektrometer, mit denen er Strahlung im sichtbaren und infraroten Wellenbereich zwischen 420 und 2.450 Nanometern aufzeichnet und in 242 spektrale Kanäle zerlegt. Bisher wurde eine vergleichbare Sensorik nur vom Flugzeug aus eingesetzt.
Am 1. April 2022 gegen 18:24 Uhr unserer Zeit wird der EnMAP-Satellit in den Orbit starten. An Bord einer Falcon-9-Rakete von SpaceX wird er von Cape Canaveral aus ins Weltall gebracht. In 650 Kilometer Höhe wird der Hyperspektralsatellit seinen Beobachtungsposten in einer sonnensynchronen Umlaufbahn beziehen.
Auch der Anruf ☎️!!! von unserem Wissenschaftlichen Vorstand Niels Hovius aus Florida hat noch geklappt… Er hat uns seine Eindrücke vom Start geschildert und die freudige Nachricht übermittelt, dass der #EnMAP Satellit erfolgreich ausgesetzt wurde… Jetzt darf gefeiert werden! pic.twitter.com/tfTZ70L8v2
Neuer Blick auf Gewässer, Böden, Vegetation oder Gase
Der EnMAP-Satellit tastet die Erdoberfläche mit einer Auflösung von rund 30 Metern ab und kann dabei jeden Punkt der Erde senkrecht von oben aus anvisieren. Aus diesen Messdaten lassen sich präzise Aussagen über Zustand und Veränderungen der Erdoberfläche ableiten. „Aus den Ergebnissen lassen sich zum Beispiel physikalische, chemische und biologische Parameter von Böden ableiten. Eine Frage könnte sein, wieviel Kohlenstoff die Böden binden. Oder ob aus einer Pipeline Methan entweicht“, erklärt Peter Reinartz vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).
Welcome to space! First contact with #EnMAP has been established 📡. The satellite 🛰 will now be commissioned, its systems powered up & the target orbit adjusted. pic.twitter.com/u7uEBQuR4u
EnMAP wird neben der Landfläche auch die Küstengebiete und Binnengewässer unter die Lupe nehmen. Der Satellit sieht dabei Details, die dem menschlichen Auge verborgen bleiben. Wie unter einem Mikroskop macht sein Hyperspektralinstrument zum Beispiel Schadstoffe in Seen und Küstengewässern sichtbar und lässt sie quantitativ genau bestimmen. „Der Umweltsatellit EnMAP ist absolut faszinierend – im Grunde ist er eine Kombination aus einem Speziallabor und einem Mikroskop, das in 650 Kilometer Höhe um die Erde fliegt“, sagt Marco Fuchs von OHB, der Firma, die den Satelliten konstruiert hat.
Für 150 Millionen Euro lässt die Europäische Union zwei digitaler Abbilder der Erde entwickeln, um Naturkatastrophen und den Klimawandel simulieren zu können.
(Bild: ESA)
Mehrere europäische Organisationen haben das Projekt „Destination Earth“, das unter anderem die Erschaffung zweier digitaler Zwillinge der Erde vorsieht, offiziell ins Leben gerufen. Damit wollen die EU-Kommission, die ESA, das Europäische Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage und Eumetsat Veränderungen der Umwelt nicht nur beobachten, sondern künftig auch besser vorhersagen können. Die dabei gesammelten Informationen sollen zunächst dem öffentlichen Sektor in Europa, später aber auch der Wissenschaft und der Allgemeinheit zur Verfügung gestellt werden. Das System soll bis Ende 2024 mehrere Komponenten enthalten, darunter auch die beiden digitalen Kopien der Erde. Die EU lässt sie sich 150 Millionen Euro kosten.
Europa will „Trümpfe ausspielen“
„Destination Earth“ oder „DestinE“ mache klar, dass der Klimawandel nicht ohne digitale Technologie bekämpft werden könne, meint EU-Kommissarin Margrethe Vestager. Die digitale Modellierung solle etwa „größere Umweltschäden mit bisher unerreichter Zuverlässigkeit“ vorhersagen. Ihr Kollege Thierry Breton ergänzt, dass Europa damit seine Trümpfe ausspiele und Kompetenzen bei KI, Cloud-Computing und bei Hochgeschwindigkeitsnetzen mit den erfolgreichen Erdbeobachtungsprogrammen der Europäischen Weltraumagentur und Supercomputern kombiniere. Beginnen soll die Arbeit an den Komponenten nun mit den ersten Ausschreibungen. Die Wissenschaft und die Politik sollen sich über ein Wiki und öffentliche Workshops beteiligen, „um sicherzustellen, dass das System dem tatsächlichen Bedarf“ entspricht.
Destination Earth – new digital twin of the Earth will help tackle climate change and protect nature
Geplant sind im Rahmen des Programms eine sogenannte „Kerndienstplattform“ auf der Anwendungen und Dienste bereitgestellt werden sollen. Hinzu kommt ein sogenannter „Data Lake“, auf dem die Europäische Organisation für die Nutzung meteorologischer Satelliten (Eumetsat) Daten aus verschiedensten Quellen sammeln soll, etwa zur Luftverschmutzung, zum Internet der Dinge, zu Erdbeben oder zu sozioökonomischen Faktoren. Darauf aufbauend soll das Europäische Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage (EZMW) zwei digitale Abbilder der Erde erstellen, die auf Echtzeitdaten und Simulationen beruhen. Ein digitaler Zwilling soll wetterbedingte und geophysikalische Gefahren simulieren und etwa im Falle von Überschwemmungen beim Testen von Maßnahmen helfen. Der zweite soll bei der Anpassung an den Klimawandel helfen.
Kampf gegen den Klimawandel: EU beginnt mit Entwicklung des digitalen Zwillings der Erde
Die EU will einen digitalen Zwilling der Erde entwickeln und so die Bekämpfung des Klimawandels unterstützen. Heute (Donnerstag) hat die EU-Kommission gemeinsam mit verschiedenen Partnern den Startschuss für die sogenannte Initiative „Destination Earth“Diesen Link in einer anderen Sprache aufrufenEN••• gegeben. Bis Mitte 2024 werden zunächst 150 Mio. Euro aus dem Programm „Digitales Europa“Diesen Link in einer anderen Sprache aufrufenEN••• dafür bereit gestellt. „Destination Earth wird unser Verständnis des Klimawandels verbessern und Lösungen auf globaler, regionaler und lokaler Ebene ermöglichen. Bei dieser Initiative wird eindeutig klar, dass wir den Klimawandel nicht ohne digitale Technologien bekämpfen können“, sagte die Exekutiv-Vizepräsidentin der EU-Kommission Margrethe Vestager. Größere Umweltschäden würden mit bisher unerreichter Zuverlässigkeit vorhergesagt werden.
Der für den Binnenmarkt zuständige EU-Kommissar Thierry Breton fügte hinzu: „Mit Destination Earth spielen wir Europas Trümpfe aus. Wir kombinieren unsere Ressourcen – von der künstlichen Intelligenz über Cloud-Computing und Hochgeschwindigkeitsnetze bis hin zu unserem erfolgreichen Copernicus-Erdbeobachtungsprogramm und unseren weltweit führenden EuroHPC-Supercomputern – und werden so dazu beitragen, unsere Zukunft zu sichern und zu schützen.“
Der digitale Zwilling der Erde wird helfen, natürliche Vorgänge und menschliche Aktivitäten zu beobachten, zu modellieren und vorherzusagen und Szenarien für eine nachhaltigere Entwicklung zu entwickeln und zu testen. Hochwertige Informationen, digitale Dienste, Modelle, Szenarios, Prognosen und Visualisierungen werden zunächst Nutzern des öffentlichen Sektors und später der wissenschaftlichen Gemeinschaft, dem Privatsektor und der breiten Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt.
Ein hochpräzises digitales Modell der Erde
Die Kommission, die Europäische Weltraumorganisation (ESA), das Europäische Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage (ECMWF) und die Europäische Organisation für die Nutzung meteorologischer Satelliten (EUMETSAT) werden „Destination Earth“ in mehreren Schritten aufbauen und zunächst eine zentrale Plattform für digitale Replikate von Erdsystemen und Naturphänomenen („digitale Zwillinge“) einrichten.
Bis Ende 2024 wird das System DestinE Folgendes umfassen:
eine von der ESA betriebene Kerndienstplattform, auf der Entscheidungshilfen, Anwendungen und Dienste auf einem offenen, flexiblen und sicheren Cloud-gestützten Computersystem bereitgestellt werden
den von EUMETSAT betriebenen Data Lake, der Speicherraum und einen nahtlosen Zugang zu den Datensätzen bieten wird. Dieser „Datensee“ wird auf bestehenden wissenschaftlichen Datensätzen wie den Daten- und Informationszugangsdiensten des Copernicus-Programms (DIASDiesen Link in einer anderen Sprache aufrufenEN•••) aufbauen und durch andere Nichtgeodaten wie sensorgestützte Umweltdaten und sozioökonomische Daten ergänzt
vom ECMWF entwickelte digitale Zwillinge, die Daten aus Echtzeitbeobachtungen und Simulationen kombinieren:
Beim digitalen Zwilling wetterbedingter und geophysikalischer Gefahren wird der Schwerpunkt auf Überschwemmungen, Dürren, Hitzewellen und geophysikalischen Phänomenen wie Erdbeben, Vulkanausbrüchen und Tsunamis liegen. Dieser digitale Zwilling wird beispielsweise im Falle von Überschwemmungen lokalen und regionalen Gebietskörperschaften helfen, Maßnahmen zu testen, die Leben retten und Sachschäden verringern können
Der digitale Zwilling für die Anpassung an den Klimawandel bietet Beobachtungs- und Simulationskapazitäten und wird so Tätigkeiten und Szenarien zur Eindämmung des Klimawandels unterstützen. Informationen aus Bereichen wie nachhaltige Landwirtschaft, Energieversorgungssicherheit und Schutz der biologischen Vielfalt werden helfen, CO2-Neutralität zu erreichen.
Nächste Schritte
Die drei betrauten Stellen werden im Frühjahr 2022 Ausschreibungen für den Erwerb verschiedener Komponenten für das System „Destination Earth“ veröffentlichen.
Auch Wissenschaft und Politik werden sich über einen Wissenschafts-Wiki und öffentliche Workshops an der Initiative beteiligen können, um sicherzustellen, dass das System dem tatsächlichen Bedarf der Nutzer entspricht und die umfassenderen Bedürfnisse und Kenntnisse der Interessenträger widerspiegelt.
Christian Dauck 