Sentinel-2A im All

Der Erdbeobachtungssatellit Sentinel-2A startete am frühen Dienstag Morgen der vergangenen Woche deutscher Zeit vom ESA-Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana.

Ein Beitrag von Roman van Genabith. Quelle: DLR, EC, ESA.

Die Sentinel-Satelliten des Copernicus-Programms sollen Daten der irdischen Klimaentwicklung liefern und einen europäischen Vorsprung in diesem Kompetenzfeld herausarbeiten. Rund sechs Milliarden Euro nehmen EU-Kommission und Europäische Raumfahrtorganisation (ESA) in die Hand, um mit dem Copernicus-Programm eine umfassende längerfristige Erhebung klimarelevanter Daten vornehmen zu können. Neben Satellitenbeobachtung stützt sich Copernicus auch auf Messdaten von Ballons und verschiedene bodengebundene Quellen.

Problemloser Start
Vega-Flug VV05 hob gegen 03:52 deutscher Zeit am Dienstag Morgen der vorigen Woche vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana ab. Die Abtrennung der ersten Stufe erfolgte bei einer Minute und 52 Sekunden, die zweite Stufe wurde bei 3 Minuten und 37 Sekunden abgetrennt. Die Trennung der dritten Stufe erfolgte bei 6 Minuten und 32 Sekunden.

Die erste Zündung der Vega-Oberstufe erfolgte nach sieben Minuten und 42 Sekunden, gefolgt von zwei weiteren Zündungen, die den Satelliten in den angestrebten Sonnensynchronen Orbit brachtenSeine Zielposition erreichte Sentinel-2A nach knapp 55 Minuten. Telemetrieverbindung und Fluglagesteuerung wurde an die Operatoren im ESA-Kontrollzentrum Darmstadt übergeben. Die Solarpaneele wurden bereits kurz nach Erreichen der Zielposition entfaltet.

Der 1.140 Kilogramm schwere Satellit, der von Airbus Defense and Space in Friedrichshafen gebaut wurde, wird in einer Höhe von 786 Kilometern um die Erde kreisen und seinen operativen Betrieb in drei bis vier Monaten aufnehmen. Wie bei Copernicus-Missionen nicht unüblich, ist Sentinel-2A als „Zwilling“ eine Ergänzung zu seinem von Astrium gebauten Nachfolger Sentinel-2B, dessen Start für Mitte nächsten Jahres geplant ist, Raumfahrer.net berichtete.

Die meisten Satelliten des Programms werden in einer A/B-Systematisierung operieren, wobei der führenden Ziffer ein thematischer Forschungsfokus zukommt. Mit seiner optischen Kamera soll Sentinel-2A die RADAR-Abbildungen von 1A ergänzen. Der rund 2,3 Tonnen schwere Sentinel-1A ist bereits seit April 2014 auf einem polaren Orbit im Einsatz, Raumfahrer.net berichtete.

Wächter der Welt
Die Einsatzgebiete der 10 Sentinels, englisch für Wächter, sind vielfältig. Sentinel-1A und der für 2016 geplante 1B sollen sich auf hochauflösende Bilder der Land- und Meeresoberfläche konzentrieren.

Hochaufgelöste optische Aufnahmen der Landoberfläche sind von Sentinel-2A und dem ebenfalls für kommendes Jahr geplanten 2B zu erwarten. Dabei deckt 2A pro Erdumrundung einen Oberflächenstreifen von 290 Kilometern Breite ab. Ergänzt um den für nächstes Jahr geplanten Schwestersatelliten, der auf eine um 180 Grad versetzte Umlaufbahn gebracht werden soll, wird es möglich, Veränderungen auf der Erde in kurzen Intervallen zu beobachten. Dafür hat Sentinel-2A eine Kamera an Bord, die die Erdoberfläche in 13 spektralen Kanälen aufnimmt. Dabei wird das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts und ein Teil des Infrarotspektrums abgedeckt.

Aufschlüsse über Temperatur, Farbe, Wellenhöhe und Eisbedeckung, sowie hochauflösende RADAR-Bilder der Ozeane sollen Sentinel-3A und 3B liefern, deren Starts dieses Jahr bzw. für 2017 geplant sind.

Die Sentinels 4 und 5 fliegen als Nutzlast an Bord eines Meteosat-Satelliten bzw. eines Eumetsat-Satelliten und sollen die Verteilung von Ozon, Stickstoffdioxid und anderer Spurengase und Aerosole in der Atmosphäre messen. Die Anwesenheit von Aerosolen wird durch Messungen im Bereich von 423-463 Nanometern beobachtet, dabei erreichen die Sentinel-Satelliten eine Auflösung von 60 Metern je Bildpunkt. Im infraroten Bereich wird eine Auflösung von 20 Metern pro Pixel erreicht. Messungen in diesem Teil des Spektrums sollen Aufschluss über Zustand und Veränderungen der Vegetation geben. Durch Beobachtungen im Infrarotbereich wird zudem die Bildung und Verteilung von Wasserdampf in der Atmosphäre und die Wolkenbildung erforscht.

Der unerwartete Verlust von Envisat erfordert einen weiteren Satelliten, der eine entstandene Lücke der Beobachtung der atmosphärischen Zusammensetzung zu schließen, eine Aufgabe, die von Sentinel-5 Precursor gelöst werden soll. Sentinel 6 beobachtet die Höhe des Meeresspiegels.

Neben den Satelliten nutzt das Copernicus-Programm auch Messdaten von Ballons und Flugzeugen, sowie von Wetterstationen, Flusspegeln oder Messbojen. Auch Forschungsdaten anderer Raumfahrtagenturen sollen mit einbezogen werden. Das Programm hat somit das Potenzial, einen Klimaatlas auf der Höhe unserer Zeit zu schaffen, der von einer Vielzahl weltweiter Datenquellen und verschiedensten Technologien gespeist wird.

So können die gesammelten Daten beispielsweise Klimaforschern dabei helfen, Verlauf und Veränderung von Meeresströmungen zu messen, die Erosion von Stränden und das Abschmelzen der Polkappen zu beobachten.

Neben einem besseren Verständnis der Klimaentwicklung erhoffen sich ESA und Europäische Gemeinschaft (EU) auch Aufschlüsse über die Nutzung des Planeten durch den Menschen bzw. wirtschaftliche Anwendungen. Dazu zählen unter anderem Kenndaten über globale Stadtentwicklung oder Ernteerträge.

Landwirte können so etwa mit hochauflösenden Aufnahmen ihre Aussaatplanungen verbessern, Versicherungen realitätsgetreuere Risikobewertungen erstellen und Landschaftsplaner sich ein besseres Bild über die Versiegelung von Flächen machen, eine besonders in der Hochwasserprävention hilfreiche Fähigkeit. Ein weiterer Einsatzschwerpunkt von Copernicus liegt denn auch im Katastrophenschutz.

Im Falle schwerer Naturkatastrophen können die Sentinel-Satelliten zügig hoch genaue und vor allem aktuelle Karten des Krisengebiets mit einer Auflösung von 5×5 Metern/Pixel erstellen, eine Anwendung, die bereits vom Zentrum für satellitengestützte Kriseninformation (ZKI) am DLR angeboten wird. (siehe hierzu ausführliches Hintergrundgespräch mit Dr. Tobias Schneiderhan vom ZKI in RaumZeit Episode 025).

Das zweite Gesicht
Während der langen Geschichte des Copernicus-Programms gab es nicht immer nur Lob für die ambitionierte Initiative. 90% der von Copernicus erhobenen Daten sollen zum Zweck der Klima- und Umweltforschung genutzt werden, so Volker Liebig, ESA-Direktor für Erdbeobachtungsprogramme im Gespräch mit Zeit Online anlässlich des ersten Sentinelstarts vergangenes Jahr. Auch jüngst betonte er den hohen gesellschaftlichen Nutzen des Programms. Die Kombination aus häufigem Überflug und breiten Abtaststreifen helfen bei der Beobachtung von Veränderungen im Pflanzenwachstum und leisten einen Beitrag zur Überwachung von Wäldern und der Verbesserung der Ernährungssicherheit.

Die übrigen 10% der Copernicus-Daten sind es, die nach vereinzelten Stimmen Anlass zur Sorge geben. Schon seit Jahren warnen sie vor einer EU-getriebenen Militarisierung des Weltraums. Solche Bedenken speisen sich einerseits aus Aussagen einer Rede des ehemaligen EU-Kommissionsvizepräsidenten Günter Verheugen vom Januar 2007 mit dem Titel „Europas Weg zur Weltspitze“, in der er die etwas unglückliche Formulierung „Mit diesem Projekt meldet Europa sich als eine Weltraummacht an“ in Bezug auf das Copernicus-Programm verwandte.

Auch die Berliner Stiftung für Wissenschaft und Politik kam in einer Studie von 2005 zum Schluss, die EU-Kommission versuche die militärische Relevanz und Nutzung von Programmen wie Galileo und Copernicus gezielt herunterzuspielen. Tatsächlich sei ein Ausschluss militärischer Nutzungsoptionen geradezu unsinnig, stünden mit beiden Programmen in Kombination doch alle klassisch militärischen Werkzeuge von Aufklärung, Frühwarnung und Überwachung zur Verfügung: Radar-, Infrarot-, Funk- und Photosensorik.

Indes greift diese Argumentation die sattsam vertraute Dual-Use-Thematik auf, die so alt sein dürfte wie die Technik selbst und schon mit den ersten Faustkeilen Einzug hielt. So sieht es auch Volker Liebig: „Viele Dinge können auf zwei Arten genutzt werden. Wenn man die Route eines Schiffs verfolgt, das altes Öl ins Meer kippt, kann man auch die Route eines Schiffs verfolgen, dass Waffen in den mittleren Osten bringt.“ Und man kann den Kurs von Schiffen verfolgen, mit denen Flüchtlinge an den europäischen Küsten anlanden wollen.

Kritiker bemängeln, dass Copernicus-Daten auch Einrichtungen wie dem Europäischen Netzwerk zur Überwachung von Grenzen und der umstrittenen Grenzschutzagentur Frontex zur Verfügung stehen sollen, denen verschiedentlich eine Mitschuld an tödlichen Bootsunglücken im Mittelmeer vorgeworfen wird. Die Technologie sei neutral, unterstreicht Liebig.

Nichts Substanzielles an den Vorwürfen?
Einen wagen Eindruck von eventuellen Dual-Use-Intentionen gibt der frühere Name des Projekts, das in seiner Planungsphase noch Global Monitoring for Environment and Security (GMES) hieß.

Ein Sicherheitsaspekt ist also durchaus wahrscheinlich. Es ist anzunehmen, dass die EU die Satellitendaten zur Einschätzung und Bewältigung geopolitischer Herausforderungen heranzieht, allerdings nicht nur sie.

Die Copernicus-Daten stehen der gesamten interessierten Öffentlichkeit zur Verfügung und bilden einen Schatz für Wirtschaftsunternehmen, Wissenschaftler und wissenschaftlich interessierte Privatpersonen. Eine Militarisierung des Weltraums im Copernicus-Programm zu sehen fällt nicht leicht.

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