Satelliten - Spione im All 02

Sie sind verteilt im gesamten Orbit und richten ihr künstliches Auge rund um die Uhr auf die Erde: Satelliten. Ihre Technik ist mittlerweile so perfektioniert, dass sie gestochen scharfe Aufnahmen von unserem Planeten liefern können. Es heißt sogar, dass man darauf Autokennzeichen erkennen kann oder welche Zeitung jemand liest. Aber ist das wirklich wahr? Machen Satelliten unsere Welt sicherer? Was kann man tatsächlich aus dem All erkennen und unter welchen Vorraussetzungen?

Hunderte von Satelliten gleiten von uns meist unbemerkt Tag und Nacht durch den schwerelosen Raum. 5.000 dieser künstlichen Himmelskörper wurden seit 1957 ins All geschossen, davon sind heute noch etwa 600 aktiv. Manche dienen der Telekommunikation, andere nehmen Messungen vor, wieder andere versorgen uns mit Bildern vom Weltraum - und einige haben die Mission, die Erde zu beobachten. Schon 1960, drei Jahre nach dem Start des sowjetischen "Sputnik", machte der zivile Wettersatellit "Tiros-1" aus 725 Kilometern Höhe die ersten scharfen Aufnahmen von der mit Wolken bedeckten Erde - eine Sensation. Seitdem wurden die Leistungen der Satelliten stetig verfeinert, um sie zu einem präzisen Überwachungsinstrument weiterzuentwickeln. Spionagesatelliten machen heutzutage aus 300 Kilometern Höhe erstaunlich scharfe Aufnahmen, nutzen die Nachtsichtfähigkeit von Infrarotobjektiven und durchdringen mit Hilfe von Radarstrahlen selbst dichte Wolkendecken. Die Kombination von Infrarot, Radar und Fotografie ermöglicht einen umfassenden Blick auf die Welt.

Mit so genannten Multispektralkameras können Aufnahmen in unterschiedlichen Spektralbereichen erstellt werden. Das menschliche Auge nimmt Lichtwellen zwischen 380 und 780 Nanometer wahr.
Doch verschiedene Materialien wie etwa Pflanzen, Gebäude oder Mineralien absorbieren oder reflektieren auch höhere Wellenlängen im Infrarotbereich, also über 780 Nanometer. Indem man nun Filter vor die Aufnahmesensoren setzt, die nur in bestimmten Spektralbereichen empfindlich sind, entstehen Bilder, die verschiedene Kontraste zeigen. Kombiniert man die Aufnahmen unterschiedlicher Spektralbereiche und ordnet ihnen die sichtbaren Farben Rot, Grün, Blau zu, dann erhält man so genannte Falschfarbenaufnahmen, bei denen je eine Farbe für unterschiedliche Objektbeschaffenheit steht, etwa Rot für Vegetation und Blau für Gebäude. Auf diese Weise lässt sich in der Landwirtschaft erkennen, was auf einzelnen Ackerflächen angebaut wird - Mais reflektiert Licht anders als Weizen, Raps oder Brachland. So lassen sich Vegetationsveränderungen rund um den Erdball beobachten. In Wellenlängen um 12.500 Nanometer kann man auch die Wärmestrahlung von Objekten sichtbar machen. Damit gelingt es nicht nur, Vulkanaktivitäten zu verfolgen, sondern - zumindest theoretisch - auch festzustellen, ob ein Panzer schon länger still steht oder ob der Motor heißgelaufen ist. Die Einschränkung "theoretisch" gilt, weil mit erhöhter Wellenlänge das Auflösungsvermögen immer weiter abnimmt. Ein einzelnes Fahrzeug wäre in einem Infrarot-Satellitenbild kaum zu erkennen, eine größere Ansammlung von Panzern aber schon.

Die Aufnahmen, die uns die High-Tech-Satelliten heutzutage liefern, werden immer präziser. Sie ermöglichen einzigartige Blicke auf die Entwicklung unseres Planeten: Klimaphänomene, dem menschlichen Auge sonst verborgene geologische Strukturen, aber auch die Eingriffe des Menschen in die Natur treten in ungewöhnlicher Klarheit hervor.

Radarsatelliten sind Multitalente. Sie senden aktiv elektromagnetische Strahlungen im Mikrowellenbereich aus, die dann von der Erdoberfläche reflektiert werden. Die Laufzeit der rückgesendeten Signale gibt Aufschluss über die exakte Entfernung zur Erde. Durch die Differenz zweier Aufnahmen können winzige Höhenunterschiede erfasst werden. Diese Methode funktioniert auch nachts oder bei schlechtem Wetter. Von immer größerer Bedeutung wird die Radartechnik in der weltweiten Umweltbeobachtung. So können beispielsweise verschmutzte Wasserflächen im Ozean geortet werden. Die Radarstrahlen erfassen den Unterschied zwischen aufgewühltem Meer und einem Ölteppich, denn der hat eine veränderte Oberflächenspannung und ist daher glatter. Mit den Daten der Radarmessung lässt sich darüber hinaus eine detailgetreue Landschaft simulieren, wie man sie aus Flugsimulationen kennt. Piloten üben damit den Einsatz in unbekanntem Gebiet.

Faszinierend und erschreckend zugleich: Das erschütternde Ausmaß der Katastrophe von New York am 11. September 2001 wurde erst mit den Bildern aus dem All deutlich. Die Satellitenbilder stammen von Optischen Satelliten. Sie befinden sich in 400 bis 800 Kilometern Höhe über der Erde in einer Umlaufbahn und umkreisen in etwa 90 Minuten den Globus. Sie funktionieren ähnlich wie eine Digitalkamera, sind also auf Tageslicht angewiesen. Den Auflösungsrekord in der kommerziellen Branche hält derzeit die Firma Space Imaging mit dem Satelliten "Ikonos-2", der auf der Erde Details bis zu einer Größe von einem Meter scharf abbildet. Da sind in Städtebildern zwar keine einzelnen Personen voneinander zu unterscheiden, aber es ist durchaus erkennbar, wenn ein Platz besonders belebt ist. Spionage-Satelliten des US-Militärs erreichen allerdings schon lange eine deutlich höhere Auflösung, vermutlich bis zu zehn Zentimeter.

So erstaunlich der Scharfblick der Satellitentechnik auch ist, es gibt doch bei allen Techniken blinde Flecken. Digitalkameras erkennen zwar immer kleinere Details, aber nur bei Tageslicht. Infrarotobjektive durchdringen zwar die Dunkelheit, aber keine dicke Wolkendecke. Radarsatelliten wiederum forschen unabhängig von der Witterung, doch deren Bilder sind nicht annähernd so detailliert wie die der Fotosatelliten. Und allen Techniken gemeinsam ist es, dass sie nur Momentaufnahmen machen. Sie bewegen sich in festen Umlaufbahnen um die Erde, und es vergehen mehrere Tage, bis ein Satellit wieder die selbe Stelle fokussiert. Ziel der Satellitenentwicklung ist nicht nur diese Wiederholrate zu verringern, sondern auch die Auflösung zu erhöhen. Zwar gibt es auch geostationäre Satelliten, die so zur Erde positioniert sind, dass sie stets den selben Ausschnitt im Blick haben. Doch schweben sie 36.000 Kilometer hoch und haben eine entsprechend grobe Bildauflösung - maximal acht Kilometer Objekterkennung. Das neueste deutsche Aufklärungs-Projekt SAR-Lupe, entwickelt von der Firma OHB-System in Bremen, hat zum Ziel, mehrere Orte gleichzeitig ins Visier zu nehmen. Bei diesem System sollen fünf Radarsatelliten so auf der Erdumlaufbahn positioniert werden, dass sie sich optimal ergänzen und die Wiederholrate geringer wird. Ein weiterer Fortschritt in der militärischen Erdbeobachtung. Doch noch immer wird es unmöglich sein, ein sich bewegendes Objekt wie eine Person oder ein Fahrzeug zu verfolgen. Aber es versteht sich von selbst, dass allenthalben geforscht und entwickelt wird, um den blinden Fleck der fliegenden Augen schrumpfen zu lassen und eines Tages ganz zu überwinden.

TV-Beitrag: U. Kleineidam & St.Weinsheimer
Online-Beitrag: A. Hartmann & St. Weinsheimer

Erleben Sie mit aufregenden und faszinierenden Bildern aus dem Universum einen neuen Blick auf unseren Planeten.

Kunstwerk Erde
Satellitenbilder aus dem All
Ein Buch der Partner DLR, GEO und Frederking & Thaler
Frederking & Thaler Verlag
München 2001
244 S., 150 Farbfotos
DM 100,- (EUR 50,-)

"Der Mensch muss sich über die Erde erheben, bis zum Außenrand der Atmosphäre und darüber hinaus, weil er nur dann die Welt verstehen wird, in der er lebt." Ein weiser Satz vor 2500 Jahren von dem berühmten griechischen Philosophen Sokrates formuliert. Seine Erkenntnis hat sich mehr als bewahrheitet. 1962 war es dann endlich soweit: Für den ersten bemannten Raumflug der Amerikaner an Bord der Mercury-Atlas-6-Raumkapsel überredete John Glenn die NASA, ihm die Mitnahme einer Kamera zu erlauben. Seitdem gehören Kameras zur Standard-Ausrüstung jeder NASA-Mission. Heute sind wir noch einen Schritt weiter. Das, was Sensoren an Bord der Satelliten messen, geht weit über das hinaus, was in den Bildern der Astronauten zu erkennen ist. Das liegt vor allem daran, dass solche Erderkundungssensoren auf Satelliten mehr "sehen" können als das menschliche Auge, zum Beispiel Infrarot- und Wärmestrahlung, ultra-violettes Licht oder Mikrowellenstrahlung. Und das zum Teil durch Wolken hindurch und auch bei Nacht.
Der umfangreiche Bildband liefert ein völlig neues Bild unseres Planeten. Faszinierende Ansichten, ungeahnte Perspektiven, berauschende Farbspiele und graphische Strukturen von beeindruckender Kraft lassen die Erde in einem anderen Licht erscheinen. Brillante Farbaufnahmen aus dem Orbit eröffnen dem Betrachter einen Blickwinkel auf die Erde, wie er sonst nur Astronauten zuteil wird. Ein Buch zum Staunen!

	NASA
	Hochauflösende Satellitenbilder
	Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
	Kartenbilder: Städte, Geologie, Vulkane, Flüsse, Archäologie

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