TanDEM-X Mission läuft rund

TerraSAR-X and TanDEM-X in Space

TerraSAR-X und TanDEM-X im All

Ausgefeilte Missionsplanung hat sich bewährt

Zu Beginn des Jahres 2012 erreichte die TanDEM-X Mission einen wichtigen Meilenstein: Die erste vollständige Erfassung der Landfläche der Erde wurde abgeschlossen. Dies ist eine beeindruckende Leistung im Rahmen dieser hochkomplexen Mission, wenn man bedenkt, dass 150 Millionen km2 Fläche lückenlos abgedeckt werden müssen.

Das Erreichen dieses Ziels beweist, dass der ausgefeilte Plan, der von Experten des DLR und von Astrium in unzähligen Stunden der Berechnung, Simulation und Diskussion ausgearbeitet wurde, optimal funktioniert. Und nicht nur das: Die Programmierer waren gleichzeitig in der Lage, die reibungslose Erfassung und Lieferung von TerraSAR-X Daten an Kunden und Wissenschaftler weltweit sicherzustellen. Hierzu war es erforderlich, die unterbrechungsfreie Erfassung von Datenzeitreihen, die Integration kurzfristiger Anfragen im Fall unerwarteter Ereignisse, die Durchführung umfangreicher Überwachungs- und Kartierungsprojekte sowie die Erfüllung aller anderen routinemäßigen Datenanfragen zu gewährleisten. Die Programmierexperten des DLR, die alle diese unterschiedlichen Anforderungen unter einen Hut gebracht haben, mussten eine wahre Mammutaufgabe bewältigen.

 

TanDEM-X DEM of Death Valley with data from SRTM

Vergleich zwischen den SRTM-Höhendaten und dem bi-statischen TanDEM-X DHM des Death Valley, USA. © DLR

Präzision und Qualität

Aus technischer Sicht ist die Mission bereits heute ein voller Erfolg. TerraSAR-X und TanDEM-X nehmen Daten im bi-statischen Modus auf, was bedeutet, dass beide Instrumente simultan und vollständig synchron arbeiten. Dies erfordert eine präzise Koordination der Daten von und zwischen den beiden Satelliten, da nur ein Millimeter Abweichung bis zu einem Meter Unterschied bei den Höhendaten bedeuten kann. Beispielsweise müssen unterschiedliche Kabellängen der beiden Radarinstrumente wie auch unterschiedliche Abstände zwischen den zwei Satelliten hochpräzise kalibriert werden.

Die Präzision der Digital Höhenmodelle (DHM), die in der Phase der ersten Erfassung erzielt wurde, ist selbst für uns beeindruckend. In einigen Gebieten mit einfachen Geländeeigenschaften, wie beispielsweise dem größten Teil der australischen Landmasse, erbrachte bereits dieser eine Überflug das in der Spezifikation des Endprodukts vorgesehene Qualitätsniveau. Daher sind wir zuversichtlich, dass die zweite (und teilweise dritte) Erfassung auch bei anspruchsvollerem Gelände ein globales, homogenes Höhenmodell mit bislang unerreichter Qualität liefern wird.

Gertrud Riegler TanDEM-X Produktmanager des Bereichs GEO-Information von Astrium Services

Während der ersten Erfassungsetappe gewannen die Experten von Astrium und DLR zudem wertvolle Erkenntnisse über Darstellung unterschiedlicher Vegetationszonen (Regenwald, Feuchtgebiete etc.) in den Stereodaten. Die unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften dieser Zonen und somit der spezifische Charakter der zurückgeworfenen Radarsignale kann nun von Radarspezialisten untersucht und analysiert werden, um ein besseres Verständnis des Synthetic Apertur Radar zu erhalten.

TanDEM-X Opencast Mine Jülich, Germany [horizontal]

Vergleicht man das Höhenmodell der Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) von 2000 mit den von TanDEM-X über dem Gebiet des Braunkohletagebaus bei Hambach (nahe Jülich) erfassten Höhendaten, so zeigt sich in beeindruckender Weise die gesteigerte Genauigkeit. Des Weiteren sind die Veränderungen der vergangenen 10 Jahre erkennbar, nämlich die beträchtlichen Fortschritte in der Abbautätigkeit. © DLR

TanDEM-X First Coverage

Erstmalige vollständige Erfassung der Erdoberfläche durch TanDEM-X. © DLR

Voll im Zeitplan für das globale DHM im Jahr 2014

Das Ziel der TanDEM-X Mission ist es, das globale, homogene DHM innerhalb kürzest möglicher Zeit fertig zu stellen und innerhalb von lediglich drei Jahren über den vollständigen Datensatz verfügen zu können. Um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen, ist der Erfassungsplan für die zeitsparende Aufnahme der gesamten Landmasse der Erde optimiert. Aus diesem Grund werden die Daten nicht Region für Region aufgenommen, sondern vielmehr in einer Art Puzzle zusammengefügt. An verschiedenen Orten rund um den Globus werden scheinbar zufällig Daten erfasst, und Stück für Stück vervollständigt sich das Puzzle, bis sich schließlich aus allen Teilen das Gesamtbild ergibt. Aufgrund dieser Art der Erfassung wird das DHM nicht auf regionaler Basis verfügbar sein, sondern der globale Datensatz wird auf einmal fertig gestellt und kommerziellen und wissenschaftlichen Nutzern verfügbar gemacht.

Im Anschluss an die erste Erfassung haben die beiden Satelliten bereits mit der zweiten Erfassung begonnen, die wiederum etwa ein Jahr in Anspruch nehmen wird. In einer dritten Phase werden schließlich ausgewählte Bereiche mit komplexeren Geländeeigenschaften erfasst, um die konsistent hohe Qualität und Genauigkeit des Endproduktes zu gewährleisten.

Nach Verarbeitung der Daten wird das globale TanDEM-X DHM ab 2014 verfügbar sein. Und angesichts des bisher vielversprechenden Missionsverlaufs liegt TanDEM-X voll im Zeitplan auf dem Weg zu diesem anspruchsvollen Ziel.

TanDEM-X Mission läuft rund

Wussten Sie schon?

Bei der Erfassung im bi-statischen Modus sendet ein Satellit die Radarimpulse aus und beide Satelliten zeichnen das Rückstreusignal auf. Dies bedeutet, dass ein Satellit bezüglich der Signale, die vom Boden zurückgeworfen werden, lediglich eine „zuhörende“ Rolle spielt und somit Batteriestrom spart und sein Radargerät schont. Im Fall von TerraSAR-X und TanDEM-X funktioniert diese Arbeitsteilung so gut, dass die Ressourcen an Bord (Strom und Kraftstoff) optimal genutzt werden und die Dauer der TanDEM-X Mission gemäß Prognosen der DLR-Experten um bis zu vier Jahre verlängert werden kann.