Sentinel-2A erfolgreich ins All gestartet

Mit dem heutigen Start des von der ESA entwickelten Sentinel-Satelliten, Sentinel‑2A, wurden dem Umweltüberwachungssystem Copernicus der Europäischen Union hochauflösende optische Abbildungskapazitäten hinzugefügt. Der Satellit startete heute um 23. Juni 2015 um 03:52 Mitteleuropäischer Sommerzeit (22. Juni 2015, 22:52 Uhr Ortszeit) an Bord eines Vega-Trägers von Europas Raumflughafen Kourou in Französisch-Guayana.

Die Abtrennung der ersten Stufe erfolgte eine Minute und 52 Sekunden nach dem Start, gefolgt von der zweiten Stufe und der Nutzlastverkleidung nach drei Minuten und 37 Sekunden bzw. drei Minuten und 54 Sekunden und schließlich der dritten Stufe nach sechs Minuten und 32 Sekunden.

Aussetzen in sonnensynchroner Umlaufbahn

Nach einer ersten Zündung nach sieben Minuten und 42 Sekunden Flugzeit und zwei weiteren Zündungen setzte die Oberstufe der Vega den Satelliten 54 Minuten und 43 Sekunden nach dem Start in der anvisierten sonnensynchronen Umlaufbahn aus.

Kurz darauf stellten die Flugkontrolleure im Raumflugkontrollzentrum der ESA in Darmstadt die Telemetrieverbindungen her und sorgten für die Lageregelung, womit nun die Aktivierung der Systeme des Sentinel-Satelliten in die Wege geleitet werden kann, nachdem seine Solarzellenpaneele bereits ausgefahren wurden.

Nach dieser ersten Phase, die üblicherweise drei Tage dauert, beginnen die Kontrolleure mit der Überprüfung und Kalibrierung der Instrumente im Hinblick auf die Einsatzerprobung des Satelliten. Der Betriebsteil der Mission soll in drei bis vier Monaten anlaufen.

Wertvolle Daten für vielfältige Fragen

Wie sauber sind Binnengewässer? Wie sollten die Bauern ihre Äcker düngen? Wie viele Menschen leben in Städten? Der 1,1 t schwere Erdbeobachtungssatellit Sentinel-2A, der heute mit einer Vega-Trägerrakete vom europäischen Raumfahrtzentrum in Kourou (Französisch-Guyana) gestartet ist, hilft Antworten auf diese Fragen zu finden. Er ist der zweite von insgesamt acht Satelliten im Copernicus-Programm der Europäischen Union (EU) und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Sentinel‑2A wird die von dem am 03. April 2014 gestarteten ersten Satelliten der Flotte, Sentinel‑1A, in jeder Wetterlage rund um die Uhr erstellten Radarbilder ergänzen.

Jagd auf Kohlenstoffdioxidemissionen

Unsere Erde ist im Umbruch. In der Dekade 2000 bis 2010 wurden jährlich etwa 7,6 Millionen Hektar tropischer Regenwald gefällt. Für die Kohlenstoffdioxid-Emissionen ist allerdings auch die Degradation wichtig, also die Entnahme einzelner Baumriesen oder das Ersetzen von Regenwald durch Sekundärwald. Sentinel-2A und sein baugleicher Bruder Sentinel-2B werden ab Ende 2016 die Waldflächen mit ihrem multispektralen Radiometer in 13 Kanälen kontinuierlich abbilden und auf Veränderungen achten.

Der Satellit wird so für die Menschen äußerst nützliche Bereiche wie die Ernährungssicherheit und die Überwachung der Wälder unterstützen. Die Kombination aus großem Abtaststreifen und häufigem Überflug ermöglicht es, Veränderungen der Landoberflächen und Pflanzenwachstum mit bisher ungekannter Genauigkeit zu beobachten. Durch das häufige Überfliegen von Gebieten wird eine neue Generation operationeller Produkte entstehen, die von Landoberflächen über Katastrophengebiete und Blattflächenindizes bis hin zu Chlorophyllgehalt und anderen biogeophysikalischen Variablen reichen.

„Mit Sentinel-2 setzt Europa neue Standards in der optischen Erdbeobachtung. Das multispektrale Radiometer ist das leistungsfähigste System seiner Art“, betont der DLR-Vorstandsvorsitzende Prof. Johann-Dietrich Wörner. Der Aufnahmestreifen ist mit 290 Kilometern besonders breit, was eine häufige und großflächige Beobachtung möglich macht. Wenn beide Sentinel-2-Satelliten im Orbit sind, wird jeder Punkt der Landoberfläche alle fünf Tage abgebildet. Dank der vielen Kanäle zwischen 443 (violett) und 2.190 Nanometern (kurzwelliges Infrarot) können verschiedene Pflanzen-, Böden- und Gewässereigenschaften unterschieden werden.

Wasser und Boden untersuchen

Doch nicht nur Wälder hat der neue Wächtersatellit im Auge. Seine Instrumente können auch die Qualität von Binnengewässern erkennen. Das erlaubt einen schnellen Überblick über den Erfolg der europäischen Umweltgesetzgebung. Auch Bauern profitieren von den Sentinel-2-Satelliten: Ihre Daten lassen Rückschlüsse auf den Nährstoffgehalt von Äckern zu.

Weitergeleitet an einen Computer können diese Daten dann die optimale Dosierung des Düngemittels direkt am Traktor steuern und den Acker vor einer Überdosierung schützen. Und auch die Stadtentwicklung lässt sich aus dem polumspannenden Orbit in 786 Kilometern Höhe gut beobachten. Die Sentinel-2-Satelliten sollen so Stadtplanern ihre Arbeit erleichtern.

Datenübertragung per Laser

Vor allem für die Unterstützung in Katastrophen und Krisen müssen die Daten sehr bald nach der Aufnahme zur Verfügung stehen. Deshalb ist Sentinel-2A mit einem optischen Datenlink ausgerüstet. Das optische Laser Communication Terminal (LCT) überträgt sehr viel höhere Datenmengen als bislang ohne Zeitverzug über einen geostationären  „European Data Relais System“ (EDRS) aus dem Weltraum zur Erde. Das LCT wurde vom DLR Raumfahrtmanagement mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert und federführend von der Tesat-Spacecom GmbH entwickelt.

„Sentinel-2 steht für zwei Dinge: Den Aufbruch in eine neue Raumfahrt-Technologie und Qualität ‚made in Germany‘. Der Satellit demonstriert eindrucksvoll, wie Hochtechnologie im Weltraum einen Beitrag zu alltäglichen Problemen auf der Erde liefert. Damit ist der optische Datenlink von Sentinel-2 ein Erfolg unserer Raumfahrtpolitik“, sagt Dr. Gerd Gruppe, als DLR-Vorstand zuständig für das Raumfahrtmanagement.

32 Prozent aus Deutschland

Die ESA hat für die Entwicklung der beiden Sentinel-2-Satelliten 339 Millionen Euro investiert. Deutschland ist mit gut 32 Prozent an diesen Entwicklungen beteiligt. Hauptauftragnehmer für den Bau von Sentinel-2A ist Airbus Defence & Space in Friedrichshafen, wo auch die Satellitenplattform gefertigt wurde. Der Satellit wurde bei IABG AG in München zusammengesetzt und getestet.

Wichtige Bauteile des Instruments und der Plattform wurden bei verschiedenen Unternehmen in Deutschland hergestellt – zum Beispiel bei der Jena-Optronik GmbH und der ZARM Technik AG. Die Technologie für die optische Datenübertragung im Weltraum wurde im Auftrag des DLR von der Firma Tesat Spacecom in Backnang entwickelt und gebaut. Das DLR Raumfahrtmanagement betreut im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) die entsprechenden ESA-Programme. Die Satellitendaten werden auf unentgeltlicher und offener Basis bereitgestellt. An der Analyse, Verarbeitung und Harmonisierung der Rohdaten sollen öffentliche und privatwirtschaftliche Diensteanbieter mitwirken.

Copernicus von EU und ESA

EU und ESA schaffen mit Copernicus – ehemals Global Monitoring for Environment and Security (GMES) – eine leistungsfähige und nachhaltige Erdbeobachtungsinfrastruktur für Europa. Die EU betreibt mit dem Programm satellitengestützte Informationsdienste für Erdoberflächen, Ozeane, Atmosphäre, Katastrophenmanagement, Klimawandel und Sicherheit. Grundlage dieser Dienste sind sechs Satellitenfamilien, die so genannten Sentinels – zu Deutsch „Wächter“. Sie werden von der ESA im Programm „GMES Space Component“ (GSC) entwickelt und im Auftrag der EU betrieben.

In den nächsten Jahren folgen mit Sentinel-2 und Sentinel-3 weitere wichtige Meilensteine im Aufbau der Copernicus Weltraumkomponente. Gegen Ende dieses Jahrzehnts sollen die Missionen Sentinel-4, -5 und -6 starten. In Copernicus werden auch Satellitendaten von Dritten einbezogen, so Daten der deutschen Satelliten TerraSAR-X, TanDEM-X und RapidEye. Die Sentinels ergänzen die aktuellen Satellitenmissionen zum weltweit umfassendsten und leistungsfähigsten zivilen Erdbeobachtungssystem aus dem All.

Sentinel-2A in Bildern

Abb. 1 – Der Start: Am 23. Juni 2015 um 03:52 Uhr Mitteleuropäische Sommerzeit (22. Juni 2015; 22:52 Ortszeit) ist der zweite Wächtersatellit im Copernicus-Programm vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou (Französisch-Guyana) gestartet. Eine Vega-Rakete brachte Sentinel-2A auf seine sonnensynchrone Umlaufbahn in 786 Kilometer Höhe.

Abb. 2 – 13 Spektralkanäle: Sentinel-2A und sein baugleicher Bruder Sentinel-2B werden ab Ende 2016 die Erde mit ihrem multispektralen Radiometer in 13 Kanälen kontinuierlich abbilden und auf Veränderungen achten. Der Aufnahmestreifen ist mit 290 Kilometern besonders breit, was eine häufige und großflächige Beobachtung möglich macht. Wenn beide Sentinel-2-Satelliten im Orbit sind, wird jeder Punkt der Landoberfläche alle fünf Tage abgebildet. Das multispektrale Radiometer ist das leistungsfähigste System seiner Art.

Abb. 3 – Sentinel-2A in der Vakuumtestkammer: Bevor der Wächtersatellit ins All aufgebrochen ist, wurde er zuvor auf Herz und Nieren gecheckt. Bei der Firma IABG in München fanden die Thermal- und Vakuumtests für Sentinel-2A statt. Außerdem gehörten Vibrations- und Schocktests, Akustiktests sowie die Bestimmung der Masseeigenschaften zum umfangreichen Qualifikationsprogramm, dass der Satellit in den Münchner Testanlagen durchlaufen musste.

Bilder (c): ESA/CNES/Arianespace; IABG ; ESA–M. Pedoussaut, 2015; Pedoussaut/ESA; ESA/CNES/Arianespace; ESA/ATG medialab