23.04.2018

Die Erde auf 235 Kanälen

Hyperspektrales Erdbeobachtungsinstrument DESIS bereit zum Flug auf die Internationale Raumstation.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und das US-amerikanische Unternehmen Teledyne Brown Engineering (TBE) erklären den Abschluss des Entwicklungs- und Herstellungs­prozesses des DLR Earth Sensing Imaging System Spectro­meters (DESIS). Das System zum Umwelt- und Ressourcen­monitoring wird von der Inter­nationalen Raum­station ISS aus ein breites Spektrum an Daten zur Erde senden. Das Joint Venture Instrument DESIS wird in Kürze an die NASA ausgeliefert und startet im Sommer 2018 mit einer Falcon 9 Träger­rakete der US-Firma SpaceX von Cape Canaveral.

Abb.: DESIS erfasst Bilddaten auf 235 eng nebeneinander liegenden Kanälen vom visuellen bis zum infraroten Spektrum. (Bild: DLR, CC-BY 3.0)

DESIS wird das erste DLR Instrument zur Analyse hyper­spektraler Daten auf der ISS sein. „Erd­beobachtung mit hyper­spektraler Sensorik ist ein unentbehrlicher Bestand­teil des Umwelt­monitorings", erklärt Pascale Ehren­freund, Vorstands­vorsitzende des DLR, zu den neuen Möglichkeiten, die DESIS bietet. „DESIS ist ein viel­seitiges Instrument, das neue Erkenntnisse über Land­wirtschaft, Bio­diversität, Geologie und Mineralogie, Küsten­zonen, Wasser­öko­systeme und Desertifikation ermöglicht."

DESIS ist ein hyperspektrales Sensor­system, das Bild­daten mit 235 eng neben­einander liegenden Kanälen vom visuellen bis zum infra­roten Spektrum mit einer geometrischen Ober­flächen­auflösung von 30 Metern im 400-Kilometer-Orbit der ISS aufnehmen kann. Diese Daten ermöglichen es den Wissenschaftlern, Veränderungen im Öko­system der Erd­ober­fläche wahr­zunehmen. Anhand der gewonnenen Informationen können sie den Gesundheits­zustand von Wäldern oder land­wirtschaftlichen Flächen beurteilen und somit Ertrags­prognosen treffen. Ein weiterer Zweck von DESIS ist die Sicherung und Verbesserung des welt­weiten Nahrungs­mittel­anbaus.

Die von DESIS aufgenommenen Spektral­bänder eignen sich auch hervor­ragend zur Bestimmung der Gewässer­güte insbesondere von Meeren und Seen. Mit den Daten können Forscher nicht nur die Wasser­zusammen­setzung sowie Verunreinigungen bestimmen. Sie können auch erkennen, wodurch die Verunreinigung zustande kommt. Öl­teppiche lassen sich in ihrer Ausdehnung und auch in ihrer Dicke vermessen. Auch der Wasser­gehalt von Boden­flächen lässt sich mithilfe der DESIS-Daten analysieren.

Mit DESIS auf der Internationalen Raumstation ISS wird das DLR zum ersten Nutzer des Multi­platt­form­systems MUSES (Multi User System für die Erd­sensorik), das 2017 an Bord der ISS installiert wurde. MUSES kann bis zu vier Erd­beobachtungs­instrumente aufnehmen. Damit wird die ISS zu einer universellen Instrumenten­plattform. Aufgrund der Auslegung dieser Mission wird es auch möglich sein, das Instrument nach einer Lebens­dauer von fünf bis acht Jahren wieder auf die Erde zu bringen, um die Auswirkungen der Umwelt­einflüsse des Welt­raums auf die Fern­erkundungs­instrumente zu untersuchen.

„Allein die Tatsache, dass wir nicht um DESIS herum einen ganzen Satelliten bauen mussten, macht es zu einem sehr kosten­effizienten Projekt", sagt Uwe Knodt, Gesamt­projekt­leiter DESIS. Daneben ergeben sich weitere Vorteile der wissen­schaftlich-industriellen Kooperation: Während das DLR den Aufbau des Instruments und die anschließende Bild­daten­verarbeitung verantwortet, sind Teledyne Brown und die NASA für den Transport zur ISS und den Betrieb zuständig. Beide Organisationen können von den Ergebnissen profitieren: Teledyne Brown Engineering erhält die kommerzielle Lizenz zur Nutzung der Bild­daten, das DLR das Nutzungs­recht an Bildern für wissen­schaftliche und humanitäre Anwendungen.

„Teledyne Brown Engineering ist begeistert von den Fortschritten, die wir durch die Partner­schaft mit dem DLR erzielt haben", sagte Jan Hess, Präsident von TBE. „Unsere MUSES-Plattform in Verbindung mit DESIS und weiteren Instrumenten, wird dazu beitragen, die Erdbeobachtung, die Kartierung, die Katastrophen­hilfe und die Begut­achtung land­wirtschaftlich genutzter Flächen voran­zutreiben. Unser Ziel ist es, jeden Slot von MUSES schnell zu füllen, um eine maximale Abdeckung und Daten­erfassung zu ermöglichen." Diese Kooperation wirkte sich auch positiv auf die Aufbau­zeit von DESIS aus. Der gesamte Planungs- und Herstellungs­prozess, beginnend mit dem ersten Entwurf bis zu den letzten Tests des Bild­gebungs­systems, dauerte nur drei­einhalb Jahre.

DESIS und MUSES zusammen können von der ISS aus nach vorne, hinten und zur Seite schauen. Dieser hohe Agilitäts­grad ermöglicht es, Rettungs­kräfte im Fall von Katastrophen schnell mit Informationen zu versorgen. DLR und TBE wollen die Daten zukünftiger MUSES-Instrumente kombinieren, um die Erd­beobachtung und hyper­spektrale Sensorik weiter zu verbessern.

DLR / DE

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