Erster deutscher Hyperspektralsatellit zur Klima/Umwelt Überwachung startet am Freitag 01.04.2022 auf Falcon 9 (Transporter 4). Die Transporter 4 Mission ist eine spezielle mitfluggelegenheit in der mehrere Satelliten unterschiedlicher Kunden mitgenommen werden.
Wichtig zu wissen wenn man speziell in Foren der Raumfahrt unterwegs ist oder auch in die Startkalender schaut, EnMap als Einzelstart taucht (sucht man vergebens) da nämlich nicht auf sondern ist unter „Transporter 4“ zu finden. Auch gibt es in den Forums einen EnMap und Transporter 4 Thread, wobei letzteres so der Launch-Thread ist.
Das Startdatum ist Definitiv kein Aprilscherz. Das Startdatum ist natürlich trotzdem immer unter Vorbehalt das Wetter und Technik mitspielen. Auch muss SpaceX noch den Hot-Fire Test machen.
So langsam beginnt das Herz schneller zu schlagen und die Hände werden schwitzig … denn der Start für unseren #EnMAP steht kurz bevor! Kommenden Freitag, 1. April, 18.24 Uhr (Sommerzeit) bzw. 16.24 Uhr UTC heißt es "Ich heb' ab, nichts hält mich am Boden"😃🎤 @DLR_SpaceAgencypic.twitter.com/FxQblcyET9
Transporter 4 mission is a dedicated rideshare flight to a sun-synchronous orbit with dozens of small microsatellites and nanosatellites for commercial and government customers.
Überschwemmungen, Unwetter, Hitzewellen – der Klimawandel ist längst für uns alle spürbar. Damit die Menschheit diesen Veränderungen begegnen kann, müssen die Ökosysteme und ihre Funktion zunächst verstanden werden. Einen entscheidenden Beitrag dazu kann die Fernerkundung aus dem Weltraum leisten. Besonders die Hyperspektraltechnologie bietet neue Möglichkeiten, das Unsichtbare sichtbar zu machen. OHB leistet als Hauptauftragnehmer für die Mission EnMAP (Environmental Mapping & Analysis Program) dafür einen entscheidenden Beitrag. Im Interview spricht das OHB-Expertenteam mit Hans-Peter Honold, Bernhard Sang und Rüdiger Schönfeld über die Bedeutung der deutschen Hyperspektralmission für die Bewältigung der Klimakrise, die Wettbewerbsfähigkeit von OHB und den Teamspirit am OHB-Zentrum für Optik und Wissenschaft.
Das ultimative (finden wir jedenfalls) Experteninterview zum Launch und dem Nutzen der deutschen Hyperspektralmission #EnMAP gibt es bei uns im Magazin. 😃😉https://t.co/rNBgWfnw9t@DLR_SpaceAgency
Der Klimawandel steht offensichtlich vor der Haustür. Hat die Menschheit ein Problem?
Bernhard Sang: Der Klimawandel ist definitiv eine Herausforderung für die Menschheit. Denn: Die wachsende Bevölkerung und ihre Aktivitäten in allen möglichen Bereichen der Biosphäre stoßen an die Grenzen der verfügbaren Ressourcen. Ob das nun saubere Luft mit einem geringen Anteil klimaschädlicher Gase wie CO2 und Methan, sauberes Wasser oder landbasierte Ökosysteme wie Wald oder Landwirtschaft sind – die große Aufgabe der aktuellen und kommenden Generationen wird es sein, in all diesen Bereichen den Übergang zur ressourcenerhaltenden Bewirtschaftung zu schaffen.
Wie kann die Umweltbeobachtung aus dem Weltraum dabei helfen?
Bernhard Sang: Weltraumbasierte Umweltbeobachtung besitzt einen unschlagbaren Vorteil: die Perspektive. Man ist im All sehr weit von den zu beobachtenden Objekten entfernt, dafür erhält man aus weiter Ferne eine großräumige globale Perspektive. Da die Ökosysteme der Biosphäre allesamt mehr oder weniger global miteinander verbunden sind, kommt diesem Blickwinkel eine große Bedeutung zu. Wir Menschen lernen seit einigen Jahrzenten über diese Ökosysteme durch ein iteratives Vorgehen bestehend aus Beobachtung und Modellierung. Derartige Modelle, die meist gewisse Aspekte wie zum Beispiel den Kohlenstoffzyklus global beleuchten, werden „Digital Twin Earth“ genannt und von der Europäischen Union in ihrer Entwicklung stark vorangetrieben. Sie bilden das vorhandene Wissen ab, integrieren Daten, modellieren menschliche Aktivität und erlauben es z. B. langfristige Prognosen abzugeben wie zur Klimaentwicklung. Über die Verbesserung dieser Art Modelle und entsprechende Simulation von Szenarien wird die Menschheit lernen, das System Erde zu verstehen und daraus abgeleitet die Biosphäre nachhaltiger zu bewirtschaften. Grundlage dieser Modelle sind die globalen Daten bestimmter Umweltparameter. Diese können nur über die weltraumgestützte Beobachtung erhoben werden.
„Hyperspektraldaten können künftig dabei helfen, Wachstumszyklen von Pflanzen zu ergründen und so mehr Ertrag produzieren.“
Was macht die Hyperspektraltechnologie so bedeutsam für die Lösung von Umweltproblemen?
Bernhard Sang: Hyperspektrale Erdbeobachtung eine „vollständige“ Art der Erdbeobachtung. Hier wird nicht selektiv ein Bild aufgenommen, sondern es wird die gesamte Wechselwirkung des Sonnenlichtes mit der Erdoberfläche und der Atmosphäre kontinuierlich erfasst. Das reflektierte Licht enthält über seine Wechselwirkung mit Boden und Atmosphäre eine Menge an Informationen, die sich durch hyperspektrale Fernerkundung sehr genau erfassen lassen. So kann zum Beispiel der Gesundheitszustand einer Pflanze wesentlich genauer bestimmt werden als mit aktuellen Methoden. Da der hyperspektrale Sensor das gesamte Spektrum aufnimmt, können die Daten zu sehr verschiedenen Fragestellungen mit ein und dem gleichen Sensor bearbeitet werden. Dazu gehört die Gewässerqualität, der Waldzustand, die lokale Methankonzentration oder auch die Geologie. Es ist somit sozusagen das „Schweizer Taschenmesser“, also das Universalwerkzeug der optischen Fernerkundung.
Es gibt somit universelle Nutzungsmöglichkeiten?
Bernhard Sang: Definitiv. Eines der größten Menschheitsprobleme ist das der Ernährung. Wir verzeichnen eine wachsende Weltbevölkerung, haben aber keinen wachsenden Planeten und die Agrarflächen sind ausgeschöpft. Hyperspektraldaten können künftig dabei helfen, Wachstumszyklen von Pflanzen zu beobachten und durch verbesserte Bewirtschaftung mehr Ertrag produzieren. Neben Nahrung braucht der Mensch natürlich auch Trinkwasser. Die Daten werden uns auch helfen, die Qualität von Binnengewässern zu beurteilen sowie zum Erhalt der Bodenqualität beizutragen. Und natürlich wird der Zustand von Wäldern besser bewertet werden können. Als einer der ersten Hyperspektralsatelliten wird EnMAP die Tür öffnen für ein vertieftes Verständnis des Klimawandels und dessen Auswirkungen auf Land- und Gewässerökosysteme.
Am OHB-Zentrum für Optik und Wissenschaft haben viele Mitarbeitende etwa 15 Jahre an der Mission EnMAP gearbeitet. Was bedeutet dieses Projekt für das Team und für OHB?
Hans-Peter Honold: EnMAP ist eine Pionierleistung. Wir haben aus einer Vision ein reales Stück Hardware geschaffen. Zu Beginn wussten wir tatsächlich nicht, was alles auf uns zukommen wird, wo wir menschliche Grenzen und die des technisch Machbaren überschreiten werden. Diese Erfahrungen haben uns gestärkt und zusammengeschweißt und dienen als Grundlage auch für andere Projekte in Oberpfaffenhofen. Unser Team hat immer als Team gearbeitet und die Mission hat viele Menschen über einen langen Zeitraum verbunden. In EnMAP haben viele Kolleg:innen eine Vision verwirklicht. Die tiefe Motivation entstand aus der Identifikation mit dem Projekt und dem Mut, loszumarschieren, ohne dass wir uns von der Komplexität der Aufgabe erdrücken ließen. Die Entwicklung dieses Satelliten hat den Standort Oberpfaffenhofen stark geprägt und definiert. Durch EnMAP wissen wir jetzt: Wir brauchen keine Angst mehr vor großen Herausforderungen haben.
„Zu Beginn wussten wir tatsächlich nicht, was alles auf uns zukommen wird, wo wir menschliche Grenzen und die des technisch Machbaren überschreiten werden.“
Was war aus technologischer Sicht die größte Herausforderung in den vergangenen Jahren?
Hans-Peter Honold: Eine große Challenge war sicherlich die komplette Entwicklung und Herstellung des Hyperspektralinstruments, das seinerseits aus Teleskop und Spektrometer besteht. Wir haben hier das erste Mal in der Geschichte des Unternehmens ein gesamtes Instrument dieser Komplexität entwickelt und das mit einer großen Entwicklungstiefe, die bis auf Einzelteilebene ging. Das war ein großer Schritt für OHB. Auf diesem Weg haben wir uns viel Wissen und Kompetenzen aneignen können, von denen jetzt schon andere Projekte profitieren.
Blick in die Zukunft: Wenn Sie sich vorstellen, es ist Anfang April 2022 und EnMAP hebt mit der Falcon-9 ab Richtung All – was glauben Sie, wird in Ihnen vorgehen?
Hans-Peter Honold: Dieser Moment wird sicher einzigartig. Für mich und viele meiner Kolleg:innen war dieses Projekt wie ein weiteres Kind, unser Baby. Wir haben lange an dieser Mission gearbeitet und jetzt lernt dieses Kind laufen, wird selbstständig. Wir müssen loslassen. Wir sind fest davon überzeugt, dass unser Baby gut performen wird, schließlich haben wir sehr viel Energie in die Erziehung investiert.
Thanks to our team in Cape Canaveral: #EnMAP has mastered the most important milestone of the launch campaign: The satellite has been successfully fueled and pressurized. Our team on site, @SpaceX's Launch & Landing Control building in the background. @DLR_SpaceAgency 🚀👍 pic.twitter.com/5XB2R7mO6Z
Rüdiger Schönfeld: Ganz gewiss. Auch wenn es zu der Technologie von EnMAP in Teilen heute schon Weiterentwicklungen gibt, so haben wir vor allem gelernt, worauf es bei der Entwicklung solcher komplexen Instrumente und Missionen ankommt. Dieses breite Wissen hat dann den Boden dafür bereitet, dass wir von der ESA mit der Entwicklung der Nutzlast der Hyperspektralmission CHIME beauftragt wurden. Auch wenn CHIME auf den ersten Blick anders aussieht, so sind doch in sehr hohem Maße Wissen und Fähigkeiten, die im Rahmen von EnMAP erworben wurden zum Einsatz gekommen. Kurz gesagt: Ohne EnMAP gäbe es kein CHIME.
Gibt es weitere Ideen, die Kompetenzen aus EnMAP und CHIME im Wettbewerb zu platzieren?
Rüdiger Schönfeld: All das Gelernte gibt uns die Basis, Konzepte für hochperformante Lösungen zu entwickeln. So sind wir nun bereits dabei, die optischen Instrumente der nächsten Generation zu entwickeln. Des Weiteren lässt sich beispielsweise ein Mikrosatellit konzipieren, welcher annähernd die Performance des EnMAP-Sensors besitzt, noch mehr Bilder aufnehmen kann, aber nur ein Fünftel der Masse besitzt. Die zeitliche Performance lässt sich durch die Schaffung von Konstellationen verbessern. Und hier ergibt sich ein weiteres Potenzial für unseren OHB-Geschäftsbereich Digital: Downstream-Services für kommerzielle Nutzer. OHB könnte künftig ein Komplettpaket anbieten und nicht nur das Bild, sondern auch das Informationsprodukt liefern. Mittels geeigneter Algorithmen lassen sich aus den Daten Informationen gewinnen, die zur Ertragssteigerung im Bereich Land- und Forstwirtschaft beitragen, bei der Überwachung von Pipelines Lecks sichtbar machen oder bei der Suche nach Bodenschätzen helfen können.
„Wir haben mit EnMAP ein System, das sehr viele Daten produziert und sogenannte Fingerabdrücke von der Erdoberfläche generieren kann.“
EnMAP-Daten werden uns also dabei helfen können, die Erde nicht nur zu verstehen, sondern auch im Einklang mit den Ressourcen zu leben?
Rüdiger Schönfeld: Ja, so sieht es aus. Wir haben mit EnMAP ein System, das sehr viele Daten produziert und sogenannte Fingerabdrücke von der Erdoberfläche generieren kann. Vermutlich kennen wir heute noch gar nicht alle Möglichkeiten, die uns diese Daten bieten werden. EnMAP ist ja auch ein Demonstrator: Wir werden noch lernen, was für Informationen in den Daten stecken. Ich bin fest davon überzeugt, dass OHB angesichts wachsender gesellschaftlicher Aufgaben und einer zunehmenden kommerziellen Nutzung von Satelliten noch viele weitere Hyperspektralmissionen realisieren wird. Diese Kompetenz wird in der Branche bereits seit längerem wahrgenommen und stärkt unsere Reputation.
Die deutsche Erdbeobachtungs-Mission „ENMAP“ (Environmental Mapping and Analysis Program) nimmt einen großen Schritt. Der gleichnamige Satellit des Bremer Raumfahrtkonzerns OHB hat in der vergangenen Nacht Bremen auf einem Lkw verlassen. (Das berichtet das Magazin „buten un binnen“)Er soll im April im US-Bundesstaat Florida ins All geschossen werden.
Der Satellit soll in 650 Kilometern Höhe die Erde durchleuchten, ein Sensor zeichnet sogenannte Hyperspektral-Daten auf – Lichtfrequenzen von der Erdoberfläche, die detaillierter Auskunft geben über Zustand und Veränderungen des Planeten als bisherige Aufnahmen. Die beteiligten Wissenschaftler erwarten sich neue Einblicke in unseren Planeten, gerade, was den Zustand von Wäldern, Seen und Böden im Zeitalter der Erderwärmung angeht.
Satellit in Bremen und Bayern gebaut
Die Bundesregierung, die den Satelliten mit 300 Millionen Euro finanziert, spricht von einer „Schlüsseltechnologie“. Sie sieht viele Anwendungsgebiete für die Hyperspektral-Daten. Beispiele sind Land- und Forstwirtschaft, Geologie, aber auch Umwelt- und Klimaschutz. Gebaut wurde der Satellit in den OHB-Werken von Bremen und Bayern, wo er zuletzt auch zahlreiche Tests absolviert hat.
Yeah! EnMap: Deutscher Erdbeobachtungssatellit in Richtung Florida unterwegs. Freue mich sehr den Erdbeobachtungssatellit Anfang April endlich auf dem markt zu haben und das unser hochmoderner Satellit mit das Klima und die Umwelt beobachtet
Diese Woche wohl beste Meldung aus der Raumfahrt. EnMap: Deutscher Erdbeobachtungssatellit in Richtung Florida unterwegs. Deutschlands erster Hyperspektral-Erdbeobachtungssatellit ist unterwegs.
Für die Ingenieurinnen und Ingenieure im Zentrum für Optik und Wissenschaft war die Arbeit am Hyperspektralinstrument eine technologische Herausforderung, die am Rande des Machbaren lag.
Spitze! Klasse diese Jungs und Mädels von OHB, auf das es jetzt weiter so gut klappt mit den Startvorbereitungen. Freue mich sehr den Erdbeobachtungssatellit Anfang April endlich auf dem markt zu haben und das unser hochmoderner Satellit mit das Klima und die Umwelt beobachtet. Go EnMap!
Christian Dauck
„Mit einem Satelliten aus Deutschland startet eine neue Ära der Erdbeobachtung“
Marco Fuchs – Seit dem Jahr 2000 ist er Vorstandsvorsitzender der jetzigen OHB SE und seit 2011 der OHB System AG.
14. Februar 2022. Im Kampf gegen den Klimawandel haben Wissenschaft und Politik schon sehr bald eine neue Waffe zur Verfügung: der deutsche Umweltsatellit EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Programme) hat die letzten Tests erfolgreich bestanden und ist somit bereit für den Start ins All. Der ist für April 2022 vom Raumfahrtzentrum Cape Canaveral in Florida/USA geplant. Ab dann wird mit EnMAP eine völlig neue Ära der Erdbeobachtung beginnen. Denn dieses Projekt der Partner Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie sowie OHB wird als deutsche Umweltmission vor allem den Klimawandel und seine Auswirkungen auf alle Ökosysteme im Blick haben. Zu Land und zu Wasser.
DIE ERDE IN UNZÄHLIGEN FARBEN
Das Besondere und technologisch Spektakuläre an dem Satelliten ist, wie er funktioniert. EnMAP arbeitet mit der sogenannten abbildenden Spektroskopie. Diese Technologie erlaubt es, einen größeren und weit über das sichtbare Licht hinausgehenden Wellenlängenbereich mit vielkanaligen Bildern aufzuzeichnen. Um diese sogenannten Hyperspektralbilder zu erhalten, wurde der Satellit mit einem Hyperspektralinstrument ausgestattet, das vom OHB-Zentrum für Optik und Wissenschaft in Oberpfaffenhofen bei München entwickelt wurde. Dieses Instrument zeichnet das von der Erde reflektierte Sonnenlicht im Wellenlängenbereich zwischen 420 nm und 2450 nm in exakt 242 aneinandergereihten, schmalen Spektralbändern auf und erlaubt Einblicke in den Zustand der Oberfläche der Erde, die bislang so nicht möglich waren.
Warum ist das so? Nun, alle Materialien auf der Erdoberfläche reflektieren das Sonnenlicht in einer bestimmten Art und Weise, der Fachbegriff dafür lautet Spektralsignatur. Diese Signatur kann das Messinstrument des Satelliten in Bildern darstellen, den erwähnten Hyperspektralbildern. Anhand dieser Bilder und den abgebildeten Farbspektren ist es möglich, nicht nur Materialien genau zu bestimmen, sondern auch eine Auskunft darüber zu erhalten, wie viel davon gefunden wurde.
VIELFÄLTIGER NUTZEN FÜR LANDWIRTSCHAFT, NATUR UND UMWELT
Diese Informationen sind von größtem praktischem Nutzen etwa für die Land- und Forstwirtschaft. Ein Beispiel: mit der Hyperspektralmethode kann auf einem Acker nicht nur die angebaute Frucht erkannt werden. Es ist auch möglich, den Gehalt an Mineralien oder Wasser im Boden zu bestimmen. Das wiederum würde einem Unternehmen aus der Landwirtschaft helfen, den Ertrag zu steigern, weil durch die EnMAP-Daten exakt bekannt wäre, wo zu viel oder zu wenig Wasser und wo zu viel oder zu wenig Dünger vorhanden ist. Übertragen auf die Perspektive für den gesamten Planeten wird die Relevanz dieser Erkenntnisse sofort deutlich: Laut einer Prognose der Vereinten Nationen werden im Jahr 2100 rund 11 Milliarden Menschen auf der Erde leben. Jedoch ist die Fläche, auf der Ackerbau und Landwirtschaft möglich ist, begrenzt. Insgesamt sind es nur rund drei Prozent der Gesamtfläche der Erde, Tendenz fallend durch die fortschreitende Versiegelung.
Die vielen Menschen, die künftig auf der Erde leben, müssen jedoch ernährt werden. Das ist eine gewaltige Herausforderung und kann nur durch eine optimierte Landwirtschaft erreicht werden. Dazu wird es nötig sein, bessere und effizientere Möglichkeiten zu finden, zu bewässern, zu düngen, Ernte- und Anbauzeitpunkte ideal zu bestimmen sowie die Pflanzen zu schützen. All dies wird im Idealfall zu mehr Ertrag und mehr Effizienz der Bewirtschaftung führen. Möglich wird das mit den Daten des Hyperspektralinstruments. Sie erlauben es, Nährstoffmängel, Wasserstress oder Schädlingsbefall frühzeitig zu erkennen und mit Maßnahmen zu reagieren, die einen Ausfall von Ernten verhindern helfen. Dieses Beispiel beschreibt ganz gut, welchen unverzichtbaren Nutzen EnMAP für das Verständnis der komplexen Prozesse und Rückkoppelungsmechanismen im Ökosystem Erde spielen wird. Denn allein an der Frage der nachhaltigen globalen Landnutzung wird sich das Schicksal einer sehr großen Zahl von Menschen auf der Erde entscheiden. Der Satellit wird in der Lage sein, in kurzen Abständen die Oberfläche in verschiedenen Regionen der Erde in hoher räumlicher und herausragender spektraler Auflösung abzubilden. Das eröffnet Wissenschaftlern weltweit völlig neue Möglichkeiten, die Eigenschaften und Zusammensetzung von Vegetation, Böden und Wasser zu verstehen und daraus Entwicklungsprognosen abzuleiten. Diese wiederrum erlauben deutlich bessere und effizientere Entscheidungen für Maßnahmen gegen Umwelt- und Klimaprobleme.
EnMAP wird neben der Landfläche auch die Küstengebiete und Binnengewässer genau 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. Wo früher aufwendig Wasserproben entnommen wurden, reicht künftig also ein Blick aus dem All, um die Wasserqualität großflächig zu ermitteln. Gleiches gilt für mineralische Proben, um zum Beispiel den Grad der Bodenverschmutzung zu erheben. Das kann zum Beispiel nach Unglücken in Chemiefabriken nützlich sein. Statt Menschen der Gefahr auszusetzen, Proben vor Ort einzusammeln, reicht also künftig ein risikofreier Blick aus dem All.
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. Diese Faszination, ich gebe es zu, hat sich mir allerdings erst nach und nach erschlossen. Was ich als Unternehmer jedoch natürlich regelmäßig verfolgen konnte: wie unfassbar schwierig es für unsere Teams und die beteiligten Wissenschaftler aus Potsdam über all die Jahre gewesen ist, die Herausforderungen zu meistern, um das Hyperspektralinstrument so zu bauen, dass die gewünschten Ergebnisse erzeugt werden können.
ENMAP WIRD ANALYSE DES ÖKOSYSTEMS ERDE AUF NEUES LEVEL HEBEN
Für unsere Ingenieurinnen und Ingenieure im Zentrum für Optik und Wissenschaft war die Arbeit am Hyperspektralinstrument eine technologische Herausforderung, die am Rande des Machbaren lag. Aus diesem Grund hat die Entwicklung auch viel länger gedauert als ursprünglich geplant. Doch nun ist EnMAP startbereit. Und ich habe mit großer Freude festgestellt, dass die Wissenschafts-Community auf der ganzen Welt mit Spannung auf den Start von EnMAP blickt, der demnächst mit einer Rakete des US-Raumfahrtunternehmens Space X erfolgen wird. Sie kann es nämlich kaum erwarten, die in dieser Qualität bislang nicht vorliegenden Daten in ihre Forschungen einzubauen. EnMAP wird die Analyse des Ökosystems Erde auf ein neues Level heben, davon bin ich überzeugt. Und ich bin sehr stolz darauf, dass dies durch die Leistung von Wissenschaft und Industrie aus Deutschland gelungen ist.
Seine Reise ins All rückt näher: Der deutsche Umweltsatellit EnMAP soll voraussichtlich Anfang April 2022 vom Kennedy Space Center der NASA in Florida starten. EnMAP ist der erste deutsche Hyperspektralsatellit und soll mindestens fünf Jahre lang mit neuartiger Technologie hochpräzise Daten von unserer Erde erheben.
Die Mission wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geleitet.
Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt, das Bodensegment wird vom DLR in Oberpfaffenhofen entwickelt und betrieben. Die Mission steht unter der wissenschaftlichen Koordination des GeoForschungszentrums Potsdam (GFZ).
Schwerpunkte: Raumfahrt, Erdbeobachtung, Klimawandel, Umwelt- und Naturschutz
Noch steht der deutsche Umweltsatellit EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program), der erste in Deutschland entwickelte und gebaute Hyperspektralsatellit, in einer Reinraumhalle in Bremen. Letzte Arbeiten werden durchgeführt, man ist auf der Zielgeraden. Wenn alles planmäßig läuft, soll der neue deutsche Umweltsatellit Ende Februar 2022 mit einem Iljuschin Il-76 Transportflugzeug zum NASA-Raumflughafen nach Florida gebracht werden. Von dort soll EnMAP voraussichtlich Anfang April 2022 an Bord einer Falcon-9-Rakete des US-Raumfahrtkonzerns SpaceX zu seinem Zielorbit aufbrechen. Der Hyperspektralsatellit soll mindestens fünf Jahre lang Daten über den Zustand unseres Heimatplaneten erheben.
EnMAP als Waldbeobachter Waldökosysteme gehören zu den wichtigsten Garanten zentraler Ökosystemdienstleistungen, die EnMAP erforschen wird. Für die nachhaltige wirtschaftliche und ökologische Bewirtschaftung von Waldökosystemen wird EnMAP entscheidende Informationen zu Waldstrukturen und forstlichen Ressourcen liefern. Durch negative Umwelteinflüsse hat der ‚Stress‘ für unseren Wald allerdings zugenommen. Die Schäden werden bislang vor Ort durch die Forstbeamten größtenteils visuell erhoben – eine Mammutaufgabe, denn 90 Milliarden Bäume verteilen sich über eine Fläche von 11,4 Millionen Hektar. Damit sind ein Drittel der Fläche Deutschlands mit Wald bedeckt. Hier kann EnMAP helfen. Zum Beispiel kann er den Trockenstress erfassen – im Bild in dem rheinland-pfälzischen Waldgebiet Donnersberg. Der hyperspektrale „Photochemical Reflectance Index“ (PRI), (links) zeigt räumlich-differenziert bereits frühe Stressanzeichen, während der „Double Ratio Moisture Stress Index“ (DRMSI), der auch aus multispektralen Daten berechnet werden kann, dies noch nicht tut
Aus rund 650 Kilometern Höhe wird EnMAP unsere Erde fest im Blick behalten und mit einzigartigen Aufnahmen aus dem Weltraum unseren Planeten in „mehr als allen Farben“ aufnehmen. Dafür analysiert er die von der Erdoberfläche reflektierte Sonnenstrahlung. Seine spektral hochauflösenden Aufnahmen können eine wichtige Rolle im Kampf gegen Klimawandel und Umweltzerstörung spielen und wertvolle Hinweise für Gegenmaßnahmen liefern. Die Mission wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt.
EnMAP als fachkundiger Beobachter landwirtschaftlicher Flächen Aus EnMAP-Daten lassen sich spezielle Informationsprodukte ableiten, die als Entscheidungsgrundlage für die Landwirtschaft dienen und so zu einer nachhaltigeren Nutzung dieser Flächen führen können. Gegenüber herkömmlichen multispektralen Erdbeobachtungssystemen garantieren hyperspektrale Aufnahmesysteme wie EnMAP dabei eine größere Vielfalt an beobachtbaren Variablen, eine höhere Genauigkeit der Informationsprodukte durch die Vermeidung von Fehlinterpretationen und die globale Übertragung von Verfahren zur Variablenschätzung, die nicht auf Kalibrierinformationen aus Feldmessungen angewiesen sind. Im Bild: Simulierte EnMAP-Zeitreihe einer Wachstumsperiode für eine landwirtschaftliche Anbaufläche in der Nähe von Neusling in Süddeutschland. Gezeigt wird die zeitliche Entwicklung des „Red Edge Inflection Point“ (REIP), der unter anderem ein Indikator für die aktuelle Nährstoffversorgung sein kann.
„Deutschland ist bei der Erdbeobachtung weltweit führend – das beweist der heutige Tag einmal mehr. Dank der innovativen Hyperspektral-Sensorik von EnMAP lässt sich die Erde zukünftig in einer noch nie dagewesenen Detailtiefe beobachten“, erläutert Dr. Anna Christmann (MdB), Koordinatorin der Bundesregierung für die Luft- und Raumfahrt, und ergänzt: „Mit Daten aus dem All können wir unseren Planeten schützen. EnMAP wird uns dabei helfen, die globale Landnutzung nachhaltig zu gestalten, die Folgen des Klimawandels aufzuzeigen und der fortschreitenden Umweltzerstörung entgegenzuwirken. Der Satellit ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie modernste Raumfahrttechnik zum Wohle der Menschheit und der Umwelt eingesetzt werden kann.“
Trailer: Umweltsatellit EnMAP ist bereit für den Einsatz im All EnMAP hat als deutsche Umweltmission vor allem den Klimawandel und seine Auswirkungen auf alle Ökosysteme im Visier – zu Land wie zu Wasser. Aus rund 650 Kilometern Höhe wird EnMAP unsere Erde fest im Blick behalten. Credit: DLR
Unsere Erde verändert sich ständig. Satelliten sind ein wichtiges Werkzeug, um den Klimawandel und andere Wechsel zu registrieren und zu dokumentieren. Beispiel „Precision Farming“: Hier kann EnMAP dazu beitragen, die Nährstoff- und Wasserversorgung der Pflanzen sowie Bodeneigenschaften präzise zu bestimmen. Das kann beim Thema globale Ernährungssicherheit helfen, aber auch bei Fragen von nachhaltigem Rohstoffabbau und -lagerung.
„Die Spektrometer von EnMAP basieren auf Technologien für die Erdbeobachtung, die seit Jahren in Deutschland erfolgreich entwickelt und eingesetzt werden. Diese lassen uns die Erde mit anderen Augen sehen“, betont Prof. Anke Kaysser-Pyzalla, die Vorstandsvorsitzende des DLR. „Die Daten, die EnMAP liefern wird, eröffnen Wissenschaftlern neue Möglichkeiten. Insbesondere beziehen sich diese unter anderem auf das Überwachen des globalen Ökosystems, das Monitoring und die Suche nach Ressourcen, sowie eine Verbesserung der Reaktion auf humanitäre Krisen. Das Management solcher anspruchsvollen Missionen, der wissenschaftliche Umgang mit Daten, deren Bearbeitung und Auswertung, sowie in der Missionskontrolle, demonstrieren die vielfältigen und interdisziplinären Fähigkeiten des DLR als nationales Forschungszentrum für Luft- und Raumfahrt.“
Der deutsche Umweltsatellit EnMAP ist bereit für seinen Einsatz im All Der deutsche Umweltsatellit EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program), der im Auftrag der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWi) in Deutschland entwickelt und gebaut und für seinen Einsatz im All getestet wurde, ist bereit für seinen Start. EnMAP wir nicht nur die Veränderungen über Deutschland sondern auch Global überwachen ,wie über Sibirien und Brasilien.
Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstandsmitglied und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR in Bonn, betont: „EnMAP hat für uns technologische, wissenschaftliche und industriepolitische Zielstellungen: Er ist unser Wegbereiter für die hyperspektrale Fernerkundung, eine Sensorik, die bisher nur vom Flugzeug aus eingesetzt wurde. Wir setzen diese Technologie nun erstmals für eine operationelle Satellitenmission ein. Wir ‘messen‘ zum Beispiel wirklich quantitativ die Zusammensetzung von Bestandteilen der Erdoberfläche – also die stoffliche Zusammensetzung, das funktioniert nur mit hyperspektraler Fernerkundung. EnMAP hat zudem mehr als 220 Farbkanäle, die aus 650 Kilometern Höhe eine Auflösung von 30 Metern am Boden erreichen können. Zum Vergleich: Ein handelsüblicher Fotoapparat hat eine dreikanalige Kamera.“
Die NASA bereite ebenfalls eine Hyperspektralmission vor und tausche sich mit den deutschen Experten aus, so Pelzer weiter. Auf europäischer Ebene werde diese in Deutschland entwickelte und gebaute Technologie in den künftigen Copernicus-Missionen Anwendung finden.
Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt. „Die Satellitenplattform aus Bremen und das hochkomplexe EnMAP-Instrument, das am OHB-Raumfahrtzentrum ‘Optik & Wissenschaft‘ im bayerischen Oberpfaffenhofen erdacht und gefertigt wurde, legen die Basis für eine ganz neuartige globale Erdbeobachtungsmission. Wir haben am Rande des technisch Machbaren gearbeitet und mit Sachverstand, Erfahrung und Leidenschaft ein leistungsfähiges Instrument erschaffen. Dabei haben wir Pionierarbeit geleistet und unsere Expertise enorm erweitert. Dieses Wissen bringen wir in andere Satellitenmissionen ein. EnMAP wird einen wertvollen Beitrag im Kampf gegen den Klimawandel und für mehr Umweltschutz leisten, denn seine Daten werden eindeutige Handlungsempfehlungen zur Bewältigung der drängenden Fragen unserer Zeit liefern“, ergänzt Marco Fuchs, Vorstandsvorsitzender der OHB SE.
EnMAP wurde als wissenschaftliche Mission entwickelt und stellt daher primär Wissenschaftlern und Entwicklern aus Forschung und Unternehmen Daten zur Verfügung. Klassische Anwendungsgebiete sind hier Forst- und Landwirtschaft, Geologie und Böden, sowie Wassermanagement und Detektion von Umweltverschmutzung. Aber auch aus der Atmosphären- und Treibhausgasforschung gibt es ein klares Interesse an den EnMAP-Daten. Das Anwendungsspektrum der Daten ist sehr breit. „Der Start des Satelliten markiert einen Meilenstein in der GFZ-Geschichte“, sagt der Direktor des GFZ-Departments „Geodäsie“, Prof. Harald Schuh. „Die Kolleginnen und Kollegen arbeiten seit vielen Jahren gemeinsam mit der internationalen EnMAP Science Advisory Group am Forschungsprogramm der Mission.“ Das Potsdamer Team koordiniert auch das umfangreiche EnMAP-PI-Projekt zur wissenschaftlichen Nutzungsvorbereitung und Unterstützung. Es wird gemeinsam mit den Partnerinstitutionen Humboldt-Universität Berlin, Universität Greifswald, AWI Bremerhaven und Ludwig-Maximilians-Universität München getragen.
Wie funktioniert EnMAP?
Jedes Material auf der Erdoberfläche reflektiert das Sonnenlicht in einer für ihn charakteristischen Art und Weise, einer sogenannten Spektralsignatur. Diese Signatur kann 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. Als ein Beispiel: man kann damit nicht nur erkennen, welche Fruchtart auf einem Acker angebaut wird, sondern auch, wie gut diese mit Nährstoffen versorgt ist. Auch können Mineralien in Böden erkannt und quantifiziert werden, oder Algen und Schwebstoffe in Gewässern.
EnMAP – die deutsche Umweltmission und ihre Partner
Die Umweltmission EnMAP wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geführt. Mit der Entwicklung und dem Bau des Satelliten sowie des Hyperspektralinstrumentes wurde die OHB-System AG beauftragt. Die Mission steht unter der wissenschaftlichen Leitung des GeoForschungszentrums Potsdam (GFZ).
Mit dem Aufbau und dem Betrieb des Bodensegments sind drei Institute und Einrichtungen des DLR beauftragt worden: Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum in Oberpfaffenhofen wird 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. Auch Firmen und Behörden werden die Daten ausprobieren und damit künftige Services vorbereiten. Die zukünftige Nutzung der EnMAP-Hyperspektraldaten durch Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen und die Entwicklung von speziellen Anwendungen werden durch BMWK-Förderprogramme unterstützt.
Super! Endlich mal was interessantes und tolles aus Deutschland. Endlich ist Deutschland mit einem eigenen Satelliten bei der Erdbeobachtung, auch Hyperspektral dabei. Die neue Senortechnik ist glaube ich das modernste was es gibt bzw. Goldstandart. Fotografiert und abgetastet wird die Erde aus dem All ja schon lange. Der neue deutsche Umweltsatellit EnMAP jedoch soll Bilder von einer Welt im Klimawandel in nie gekannter Detailschärfe liefern. Hyperspektralmissionen für die Erdbeobachtung sind noch etwas ganz neues: Italien hat schon einen, die USA sind in der Vorbereitung.
Nach über 10 Jahren ist Deutschland erster Hyperspektral Erbeobachtungssatellit endlich fertig. Entwickelt und gebaut in Deutschland von OHB System AG in Bremen im Auftrag der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. Die wissenschaftliche Leitung der Mission liegt beim Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ. Das Bodensegment (Satelli- tensteuerung und Datenaufzeichnung) wird durch das DLR in Oberpfaffenhofen entwickelt.
Christian Dauck
Startklar zur Klimamission: Umweltsatellit reisefertig
Die neue Koordinatorin der Bundesregierung für die deutsche Luft- und Raumfahrt, Anna Christmann, hat die bevorstehende Mission von Deutschlands erstem Hyperspektralen Erdbeobachtungssatelliten EnMAP als ein zentrales Element im Kampf gegen den Klimawandel bezeichnet. Die angewandte hochinnovative Sensortechnologie werde es in Zukunft ermöglichen, die Erde in einer noch nie da gewesenen Detailtiefe zu beobachten und so Daten für den Kampf gegen die Klimakrise zu gewinnen, betonte Christmann, die am Mittwoch virtuell einer Veranstaltung in Bremen zur symbolischen „Verabschiedung“ des Satelliten zugeschaltet war.
Der vom Bremer Unternehmen OHB System AG im Auftrag der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR gebaute Satellit soll Ende Februar von Bremen in die USA nach Cape Canaveral geflogen werden und dort nach bisheriger Planung in der ersten Aprilwoche an Bord einer Falcon 9-Rakete in den Weltraum gebracht werden. Dort umkreist er die Erde in einer Höhe von rund 650 Kilometern. Die Mission ist auf mindestens fünf Jahre angelegt. Der Bund stellte rund 300 Millionen Euro für das Projekt zur Verfügung.
Walther Pelzer, Vorstandsmitglied des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR, sprach von einer Klimamission, die auch Nutzen für die Landwirtschaft und die Industrie bringe und auch Informationen zum nachhaltigen Umgang mit Ressourcen liefere. „Es ist eine Mission, die den Globus im Fokus hat.“ EnMap steht für „Environmental Mapping Analysis Program“ (etwa: Programm zur Umwelt-Kartografierung und Analyse).
Herzstück des Satelliten ist das vom OHB-Raumfahrtzentrum „Optik und Wissenschaft“ in Oberpfaffenhofen gebaute Hyperspektralinstrument. Es ermöglicht, die von der Erdoberfläche reflektierte Sonnenstrahlung vom sichtbaren Licht bis in den kurzwelligen Infrarotbereich in kontinuierlichen Spektren zu erfassen. Die hochauflösende Aufnahmen sollen Auskunft geben über Gewässerqualität, Bodenbeschaffenheit, Mineralien- oder Schadstoffanteile, Vegetationsbedingungen und Auswirkungen des Klimawandels auf unterschiedliche Ökosysteme.
OHB-Chef Marco Fuchs betonte mit Blick auf die zurückliegenden Jahre die außerordentlichen Herausforderungen beim Bau und der Entwicklung des Satelliten. „Die Komplexität der Entwicklung insbesondere der Sensorik hat uns immer wieder an die Grenzen der Physik und insbesondere der Optik gebracht.“ Die Informationen, die EnMAP liefert, sollen künftig kostenfrei auf einer Plattform geteilt werden.
Environmental Mapping and Analysis Program (EnMAP)
EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program)
Zu den zentralen Herausforderungen der Menschheit zählen der Klimawandel und die effiziente und nachhaltige Nutzung unserer Erde. Vor diesem Hintergrund hat das Raumfahrtmanagement des DLR das Environmental Mapping and Analysis Program (EnMAP) ins Leben gerufen, um Daten über die Nutzung der Erde zu sammeln.
Zur Aufnahme der nötigen Daten ist es das Ziel des Projekts, hochauflösende hyperspektrale Aufnahmen der Erdoberfläche zu machen. Konkret bedeutet dies eine Abbildung der Erde in über 200 verschiedenen „Farben“ vom sichtbaren bis hin zum infraroten Licht mit einer Bodenauflösung von 30 m. Diese Bilder werden dann im Rahmen des Programms von verschiedenen Wissenschaftlern im Hinblick auf die spektralen Fingerabdrücke von verschiedenen Stoffen und Molekülen untersucht, um so Informationen über die betrachteten Städte, Felder, Meere und andere Flächen zu gewinnen.
Durch die verschiedenen Datenanalysen erlauben die Bilder des höchst fortschrittlichen EnMAP Sensors somit eine Vielzahl von einzelnen Analysen in verschiedenen Feldern, wie zum Beispiel:
Phänomene und Auswirkungen des Klimawandels
Verfügbarkeit und Qualität von Wasser
Globale Veränderungen der Landnutzung
Verfügbarkeit von natürlichen Ressourcen
Biodiversität und Stabilität des Ökosystems
Naturkatastrophen und Risikoabschätzungen.
EnMAP im Überblick:
Größe des Satelliten:
3,1 m × 2,0 m × 1,7 m
Masse des Satelliten beim Start:
980 kg (inklusive 55 kg Hydrazin)
Trägerrakete:
Falcon 9 (SpaceX)
Startplatz:
Ostküste der USA
Startdatum:
2022
Operationelle Lebensdauer:
> 5 Jahre
Höhe der Umlaufbahn:
653 km
Wiederholzyklus
27 Tage und 398 Orbits (polar, sonnen-synchron)
Ortszeit am Äquator:
11:00 h ± 18 min.
Wiederaufnahmemöglichkeit:
4 Tage (±30° Schwenk aus Nadir) 27 Tage (±5° Schwenk aus Nadir)
Christian Dauck 