Lexikon der Fernerkundung

Tandem-L

Vorschlag für eine innovative Satellitenmission zur globalen Beobachtung von dynamischen Prozessen auf der Erdoberfläche in einer bisher nicht erreichten Qualität und Auflösung. Aufgrund seiner neuartigen Abbildungstechniken und seiner großen Aufnahmekapazität wird Tandem-L dringend benötigte Informationen zur Lösung hochaktueller wissenschaftlicher Fragestellungen aus den Bereichen der Bio-, Geo-, Kryo- und Hydrosphäre liefern. Tandem-L trägt damit entscheidend zu einem besseren Verständnis des Systems Erde und seiner Dynamik bei. Dazu soll die Landmasse der Erde im Wochenrhythmus interferometrisch abgebildet werden.

Wichtige Missionsziele:

  • die globale Messung der Waldbiomasse zum besseren Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs,
  • die systematische Erfassung von Deformationen der Erdoberfläche im Millimeterbereich für Erdbebenforschung und Risikoanalyse,
  • die Quantifizierung von Gletscherbewegungen und Schmelzprozessen in den Polarregionen,
  • die großflächige Beobachtung von Meeresströmungen sowie
  • die feinskalige Messung von Variationen in der oberflächennahen Bodenfeuchte.

In Zeiten intensiver wissenschaftlicher und öffentlicher Diskussionen über Ausmaß und Auswirkungen von Klimaänderungen liefert Tandem-L somit wichtige und bis heute fehlende Informationen für verbesserte wissenschaftliche Prognosen und darauf aufbauend gesellschaftspolitische Handlungsempfehlungen.

Das Tandem-L-Missionskonzept nutzt zwei Radarsatelliten im L-Band (23,6 cm Wellenlänge), die in einem helixförmigen Formationsflug die Erde umkreisen und die Oberfläche Streifen für Streifen mit Radar abtasten. Der Einsatz der speziellen Technik des Radars mit synthetischer Apertur (SAR) ermöglicht die hochauflösende Abbildung der Erdoberfläche unabhängig von Wetter und Tageslicht und bietet damit die optimale Voraussetzung für eine kontinuierliche Beobachtung dynamischer Prozesse auf der Erdoberfläche. Ferner erfüllt die im Vergleich zum X-Band (3,1 cm) von TanDEM-X große Wellenlänge die Voraussetzungen für die tomographische Erfassung der dreidimensionalen Struktur von Vegetations- und Eisgebieten sowie die großflächige Vermessung von Deformationen mit Millimetergenauigkeit.

Die X-Band-Wellen sind kurz und werden z. B. bereits an der Oberfläche von Baumkronen zurückgeworfen. Die längeren L-Band-Wellen von TanDEM-X können deutlich tiefer in Vegetation, Eis oder Boden eindringen. So ist es möglich, die gesamte Biomasse, von den Baumkronen bis zum Waldboden, zu vermessen. Dabei kommen zwei unterschiedliche Betriebsarten zum Einsatz. Erstens die 3D-Messung, die auf polarimetrischer SAR-Interferometrie (Pol-InSAR) basiert. Mit ihr lassen sich durch die Kombination von der Überlagerung der Wellen (Interferometrie) und der vertikalen und horizontalen Ausrichtung ihrer Schwingung (Polarisation) anhand des Wellenechos eindeutige Aussagen über die Vegetation sowie deren Dichte und Struktur machen. Zweitens steht mit dem Deformationsmodus die Möglichkeit offen, die topographischen Veränderungen – tektonische Verschiebungen, vulkanische Aktivitäten oder Hangrutschungen – zu messen. Die zwei Modi können, je nach Bedarf, abwechselnd betrieben werden. Für den Betrieb des Satelliten wird es einen Beobachtungsplan geben, der sich an der Nachfrage der beteiligten Wissenschaftspartner der Helmholtz-Allianz orientieren soll. Der mit Tandem-L aufgenommene Datensatz eröffnet damit über die primären Missionsziele hinaus ein immenses Potenzial für die Entwicklung neuester wissenschaftlicher und kommerzieller Anwendungen.

Ein besonderes Novum an der Bauart der Satelliten sind die kreisrunden entfaltbaren Reflektorantennen mit 15 m Durchmesser. Dank der großen Reflektorfläche können bis zu 350 km breite Streifen abgebildet werden. Um trotz der großen Streifenbreite eine hohe Auflösung zu erzielen, wendet Tandem-L das im DLR entwickelte Konzept des Digital Beamforming an. Diese Technologie macht sich zunutze, dass die von der Erdoberfläche reflektierten Signale zeitlich nacheinander am Satelliten empfangen werden. Im sogenannten digitalen Feedarray werden einzelne Antennenelemente so kombiniert, dass ein stark gebündeltes Antennendiagramm genau diesen zeitlich versetzten Signalen folgt. Trotz seiner 350 km breiten Abdeckung kann Tandem-L dadurch eine Auflösung von bis zu fünf m gewährleisten. Während TanDEM-X für eine globale Erfassung der Erdoberfläche circa ein Jahr braucht, wird Tandem-L dies bis zu zweimal pro Woche schaffen. Veränderungen auf der Erde, die sich innerhalb kürzester Zeit abspielen, können so erfasst werden.

Vergleich der Eindringtiefe von X-, C- und L-Band
mit 3 cm, 5 cm und 24 cm Wellenlänge bei Vegetation

 

Eindringtiefen-X-C-L

 

Zu größerer Darstellung auf Grafik klickenQuelle: DLR

 

Während Radarwellen im X-Band nur von der oberen Baumkrone reflektiert werden, dringt das L-Band bis zum Boden. Nur L-Band-Radarsysteme können Signale aus allen Bereichen der Vegetation empfangen.

Die Auswahl der Frequenz beeinflusst maßgeblich die Radarabbildung und den damit verbundenen Informationsgewinn. Mehrere nationale und internationale  Veröffentlichungen sowie Studien mit maßgeblicher Beteiligung von deutschen Wissenschaftlern belegen, dass der Frequenzbereich im L-Band das größte Potenzial für wissenschaftliche Anwendungen im Bereich Erde und Umwelt aufweist. L-Band entspricht einer Wellenlänge von 24 cm und zeichnet sich im Gegensatz zum kurzwelligen C- und X-Band (5.6 und 3.1 cm Wellenlänge) durch eine hohe Eindringtiefe bei Volumenstreuern wie Vegetation, Eis, trockenem Boden und Sand aus. Erst durch die Verwendung langwelliger L-Band-Signale ist es möglich, dichte Vegetation bis zum Boden zu durchdringen und damit deren vertikale Struktur zu vermessen.

Ein weiterer essentieller Vorteil der Verwendung von langwelligen Radarsignalen ist die stark verbesserte zeitliche Kohärenz für die Messung von Erd-Deformationen und Gletscherbewegungen. Damit erlaubt Tandem-L globale Bewegungsmessungen der Erdoberfläche in cm- bis mm-Genauigkeit über sehr lange Zeiträume hinweg.

 

Neben seiner wissenschaftlichen Komponente zeichnet sich Tandem-L durch seinen hohen Innovationsgrad hinsichtlich Methodik und Technologie aus. Beispiele sind die polarimetrische SAR-Interferometrie zur Messung von Waldhöhen, die Mehrpass-Kohärenz-Tomographie zur Bestimmung der vertikalen Struktur von Vegetation und Eis, die Nutzung neuester Digital-Beamforming-Techniken zur Erhöhung von Streifenbreite und Auflösung sowie der enge Formationsflug von zwei kooperierenden Radarsatelliten mit variabel einstellbaren Abständen.

Tandem-L hat einen anderen Fokus als vorhergehende Missionen. TanDEM-X zielt auf den kommerziellen und sicherheitstechnischen Bereich, während Tandem-L vor allem eine hochkarätige Wissenschaftsmission ist. Allerdings sind die Daten auch für Unternehmen von Belang.

Weitere Informationen:

TanDEM-X

Engl. Akronym für TerraSAR-X add-on for Digital Elevation Measurement; deutscher Radarsatellit, der gemeinsam mit dem Satelliten TerraSAR-X mittels SAR die Erdoberfläche stereographisch vermisst. Sein Start erfolgte am 21.6.2010 mit der russisch-ukrainischen Trägerrakete Dnjepr vom Weltraumbahnhof Baikonur in Kasachstan. Die Kosten der Mission liegen bei ca. € 85 Mio.

Zusammen mit dem nahezu baugleichen Satelliten TerraSAR-X umkreist TanDEM-X im engen Formationsflug die Erde in 514 km Höhe. Der Abstand beträgt dabei einige hundert bis minimal 200 m. Durch diese Konstellation ist es möglich, die komplette Landoberfläche der Erde (150 Millionen Quadratkilometer) innerhalb von nur drei Jahren vollständig zu vermessen. Ziel ist die Erstellung eines globalen digitalen Geländemodells (WorldDEMTM) mit einer noch nicht erreichten Genauigkeit. Für weite Teile der Erde existieren derzeit nur grobe, uneinheitliche oder lückenhafte Höhenmodelle aus unterschiedlichen Datenquellen und Erhebungsmethoden. TanDEM-X schließt diese Lücken und liefert ein homogenes Höhenmodell als unentbehrliche Grundlage für viele kommerzielle Anwendungen und wissenschaftliche Fragestellungen. Hierzu umkreisen die zwei Satelliten in rund 500 Kilometern Höhe die Erde und tasten die Oberfläche mit Radargeräten ab. Der erste der beiden Satelliten, TerraSAR-X, arbeitet bereits seit 2007 erfolgreich im All.

Für ein so genanntes Zwölf-Meter-Raster, das etwa der Breite einer Straße entspricht, liefert das System Höheninformationen, die bis auf zwei Meter genau sind. Für die Lageregelung musste für beide Satelliten ein neues Verfahren entwickelt werden. Dies geschieht über Magnet-Torquer, d.h. unter Nutzung eines künstlichen Magnetfelds und des Magnetfelds der Erde. Ähnlich wie TerraSAR verfügt TanDEM-X über ein abgestuftes Auflösungsvermögen von 1 m, 3 m und 16 m, bei einer Abtastbreite von 10, 30 und 100 km.

800 Millionen Kilometer hat TanDEM-X mittlerweile zurückgelegt und dabei mit TerraSAR-X mehr als zweimal die gesamte Landmasse der Erde abgetastet. Dabei fliegen die Satelliten in einer Helix umeinander und blicken zum Teil aus einem Abstand von nur 120 Metern zueinander auf die Erde. Schon alleine mit diesem ersten Formationsflug zweier Satelliten im Weltall hat die Mission erfolgreich Neuland betreten. Um die Höhen und Tiefen der 150 Millionen Quadratkilometer Erdoberfläche exakt berechnen zu können, müssen die Wissenschaftler den Abstand der beiden Satelliten bis auf einige Millimeter genau bestimmen. Und auch die Uhren an Bord der Satelliten, die genau messen, wie lange die Radarstrahlen für ihren Weg zur Erde und zurück benötigen, sind bis auf eine Billionstel Sekunde synchronisiert.

Die ersten berechneten Höhenmodelle von TanDEM-X decken die sogenannten einfacheren Gebiete ab - Landschaften, für die Daten von nur zwei Überflügen ausreichen, um finale Höhenmodelle berechnen zu können. Dazu gehören große Flächen in Australien, Nord- und Südamerika, Russland und Afrika. Dann gibt es die schwierigen, anspruchsvollen Gebiete mit steilen Bergen wie den Alpen oder dem Himalaya zum Beispiel oder halt die Kamtschatka-Halbinsel mit ihrer zerklüfteten Vulkanlandschaft. Für diese Aufnahmen veränderten die DLR-Experten des Projekt-Teams im Sommer 2013 die Flugbahnen der beiden Satelliten und ließen sie von da an im Uhrzeigersinn umeinander kreisen. Damit änderte sich auch die Blickrichtung der Satelliten auf die Erde. Mit dritten und vierten Überflügen werden nun die letzten notwendigen Daten für das neue globale Höhenmodell gesammelt. 

Noch während die Satelliten mit ihren Radarstrahlen die Erde kontinuierlich abtasten, entstanden in einem weitgehend automatisierten Prozess die ersten kleinen digitalen Höhenmodelle (DEM;  Digital Elevation Model) von 30 mal 50 Kilometer großen Gebieten. Schon diese vorläufigen mehr als 350 000 DEM-Datensätze stellen die Erde mit bis zu zwei Metern Genauigkeit dar. Seit Ende 2013 werden diese Modelle in einem finalen Verarbeitungsschritt zu größeren Mosaiken zusammengefügt. Mittlerweile sind nicht nur 2500 Terabyte Daten zusammengekommen, sondern auch schon mehr als ein Fünftel der globalen Landfläche zu finalen Modellen verarbeitet. So entsteht nach und nach die neue Topographie der Erde. Die eingesetzte Radartechnologie bietet dabei einen ganz entscheidenden Vorteil: Die Satelliten können die Erde mit ihren Sendepulsen weitgehend unabhängig von Wetterverhältnissen und rund um die Uhr bei jeder Tages- bzw. Nachtzeit abtasten.

Die finalen Höhenmodelle werden als sogenannte Kacheln mit einer Ausdehnung von etwa 100 mal 100 Kilometern bzw. ein Grad in geographischer Länge und Breite erzeugt und ausgeliefert. Als erste Beispiele stehen zwei solcher Kacheln - die Flinders Ranges in Australien und der Badlands National Park in den USA - auf dem TanDEM-X-Science-Server zur Verfügung.

Die entstandenen Satellitenaufnahmen lassen sich vielfältig nutzen: Mit den Aufnahmen können beispielsweise hydrologische Abflussmodelle simuliert und Karten von potenziellen Überschwemmungsgebieten erstellt werden, Veränderungen nach Vulkanausbrüchen und Erdbeben bilden sich ebenso ab wie das Abschmelzen von Gletschern und Polkappen. Auch bei Katastrophenfällen sind die Radaraufnahmen für die Helfer vor Ort wichtig, um beispielsweise überflutete Gebiete oder zerstörte Verkehrswege und Gebäude aus Satellitenbildern analysieren und berücksichtigen zu können. Sind die Aufnahmen für das globale Höhenmodell abgeschlossen, soll TanDEM-X  dafür genutzt werden, neue Techniken wie die Erfassung von Meeresströmungen oder Vegetationsstrukturen zu demonstrieren.

TanDEM-X Animation

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Zur Animation auf Abbildung klicken
(DVD-Version; 'geblockte Inhalte zulassen')Quelle: DLR

 

TanDEM-X vermisst die komplette Landoberfläche der Erde, das sind 150 Millionen Quadratkilometer, innerhalb von drei Jahren mehrfach vollständig. Neben der hohen Messpunktdichte und der hohen vertikalen Genauigkeit hat das mit TanDEM-X und TerraSAR-X erstellte Höhenmodell noch einen anderen überragenden Vorteil: Es ist durchgehend homogen und damit die Basis für ein weltweit einheitliches Kartenmaterial. Bisherige Karten besitzen häufig Brüche, zum Beispiel an Ländergrenzen, oder sie sind schwer vergleichbar, weil sie mit unterschiedlichen Messverfahren und zeitlich gestaffelten Messkampagnen entstanden sind.

TanDEM-X und TerraSAR-X bilden das erste konfigurierbare SAR-Interferometer (SAR = Synthetic Aperture Radar) im Weltall. Über die Erstellung des globalen Höhenmodells hinaus werden damit neue Techniken der so genannten SAR-Interferometrie getestet sowie weitere Anwendungsmöglichkeiten erschlossen. Der Satellit TanDEM-X ist ein Nachbau von TerraSAR-X mit geringfügigen Erweiterungen. Er besitzt ein zusätzliches Kaltgas-Antriebssystem. So kann die Umlaufbahn des Satelliten für den Formationsflug mit TerraSAR-X sehr fein justiert werden. Außerdem empfängt TanDEM-X Lage- und Positionsdaten seines Zwillingssatelliten. TanDEM-X ist für eine Lebenszeit von fünf Jahren konzipiert und soll drei Jahre mit TerraSAR-X in Formation fliegen. Da beide Satelliten weitere Reserven für bis zu sieben Jahre Betrieb besitzen, kann die gemeinsame Mission bei Bedarf verlängert werden. Dank der eigenen Beleuchtungsquelle können Messungen mit SAR-Systemen rund um die Uhr durchgeführt werden. Zudem sind SAR-Systeme weitgehend unabhängig von den Wetterverhältnissen. Dies trägt erheblich zur Verlässlichkeit des gesamten Systems bei; eine Eigenschaft, die von vielen Nutzern zunehmend verlangt wird.

 

TanDEM-X wird im Auftrag des DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie als Projekt in öffentlich-privater Partnerschaft (Public Private Partnership, PPP) mit der Astrium GmbH unter dem Kennzeichen 50 EP 0603 durchgeführt. Das DLR ist verantwortlich für die wissenschaftliche Nutzung der TanDEM-X-Daten, die Planung und Durchführung der Mission, die Steuerung der beiden Satelliten und die Erzeugung des digitalen Höhenmodells. Dazu entwickelt es auch die notwendigen Anlagen am Boden, das so genannte Bodensegment. Die wissenschaftliche Leitung obliegt dem DLR-Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme in Oberpfaffenhofen. Die Astrium GmbH hat den Satelliten gebaut und ist an den Kosten für Entwicklung und Nutzung beteiligt. Wie bei TerraSAR-X ist die Firma GEO-Information Services (ehem. Infoterra GmbH), ein Programmbereich der Airbus Defence and Space, verantwortlich für die kommerzielle Vermarktung der TanDEM-X-Daten.

tandem_x_groenland Ostküste Grönlands mit TanDEM-X-Daten

Die drei mit TanDEM-X-Daten erstellten Darstellungen zeigen einen Teil der Ostküste Grönlands am 11. Januar 2011. Die vielen sich wiederholenden Farbverläufe im Interferogramm (Abb. oben) rühren von den großen Höhenvariationen von ca. 1.700 m her. Die Daten aus dem Interferogramm werden in Höhenwerte umgerechnet, kartographisch ausgerichtet und können anschließend in einer künstlichen 3-D-Ansicht betrachtet werden (Abb. Mitte). Gut zu erkennen sind helle Ausflüsse, die sich von den Hängen in das flache, zugefrorene Wasser ergießen. In der unteren Abbildung wurden die Höheninformationen noch zusätzlich farbcodiert, sodass der Eindruck einer Höhenschichtenkarte entsteht.

Zu größerer Darstellung auf Abb. klicken

Quelle: DLR
 

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Tanegashima Space Center

Das Tanegashima Space Center (jap. 種子島宇宙センター , Tanegashima Uchū Sentā, oft als TNSC abgekürzt) ist ein japanischer Weltraumbahnhof (ca. 30° N / 130° O) in Minamitane auf der 115 km südlich von Kyushu gelegenen Insel Tanegashima. Mit einer Fläche von 9,7 km² ist das TNSC der größte Weltraumbahnhof Japans und gilt als schönster Startplatz der Welt.Hier werden vor allem Wetter-, Kommunikations-, Erdbeobachtungs- und Rundfunksatelliten gestartet.

Der Raketenstartplatz wurde 1969 bei der Gründung der National Space Development Agency of Japan (NASDA) errichtet. Seit der Zusammenführung der NASDA mit dem Institute of Space and Astronautical Science (ISAS) und dem National Aerospace Laboratory of Japan (NAL) zu der neuen japanischen Raumfahrtagentur Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) befindet sich das TNSC im Besitz der JAXA. Seit 1975 werden von dem TNSC auch orbitale Missionen gestartet.

Die Einrichtungen auf dem Gelände umfassen:

  • Yoshinobu Launch Complex - ein Startplatz für große Raketen wie die H-IIA- und H-IIB-Trägerraketen
  • Gebäude zur Montage und zum Testen von Trägerraketen und Satelliten
  • Gebäude zur Nutzlastverkleidung
  • Einrichtungen zur Bahnverfolgung mittels Radar und optischen Geräten

Die Hauptaufgabe des TNSC ist das Satellitenmanagement in jeder Phase der Flüge, inklusive Countdown, Start und Bahnverfolgung.

Weitere Informationen:

TARANIS

Engl. Akronym für Tool for the Analysis of RAdiation from lightNIng and Sprites, gleichzeitig auch Bezeichnung für den gallischen Gott des Blitzes und des Donners; wissenschaftliche Satellitenmission der CNES zur Untersuchung der impulsartigen Energieübertragung zwischen der Atmosphäre und dem erdnahen Weltraum, die über Stürmen zu beobachten ist. Dieser Transfer geht mit sehr starken, sog. transienten Leuchtereignissen (blue jets, red sprites, halos, elves etc.) sowie intensiver Gamma- und Röntgenstrahlung einher.

Zu diesem Zweck soll ein 185 kg schwerer Mikrosatellit des Typs Myriade verwendet werden, der in 700 km Höhe auf einer fast sonnensynchronen Umlaufbahn 7 verschiedene Messinstrumente mitführen wird, die auf die Erde ausgerichtet werden. Mit Hilfe der Instrumente können Bilder dieser Phänomene gemacht, elektrische und magnetische Feldstärken und Elektronenströme gemessen und die Gamma- und Röntgenstrahlung erfasst werden. An der Entwicklung dieser Instrumente sind zahlreiche französische Forschungsinstitute beteiligt sowie Forscherteams aus Japan, den USA, Polen und der Tschechischen Republik.

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Quelle: Wunderground

 

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Quelle: CNES

Zu größerer Darstellung auf Abbildungen klicken

Links: This chart illustrates the morphology of the different transient luminous events (TLEs) that occur in the atmosphere including red sprites, blue jets and elves. Also indicated is an additional type of discharge from cumulonimbus tops that may be a true “cloud-to-stratosphere” lightning or simply another manifestation of the blue jet phenomenon.

Rechts: Illustration du satellite Taranis - Elfes
TARANIS (Tool for the Analysis of RAdiations from light NIngs and Sprites) est un projet microsatellite, du programme Myriade du CNES, dédié à l'étude des transferts impulsifs d'énergie, entre l'atmosphère et l'environnement spatial de la Terre, qui sont observés au-dessus des régions orageuses.

 

Zusammen mit anderen Satelliten soll TARANIS 2019 mit einer Sojus- oder einer Vega-Startrakete von Kourou aus ins All gebracht werden und ein Einsatzdauer von zwei Jahren haben.

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tatsächliche Temperatur

Mit Hilfe des Emissionsfaktors aus der Strahlung eines Graukörpers abgeleitete Temperatur des Schwarzkörpers.

TechSAR

Israelischer Aufklärungssatellit, der 2008 mit einer indischen PSLV-Trägerrakete gestartet wurde. Er wiegt 260 kg und trägt als Nutzlast ein SAR. Zuverlässigkeitsüberlegungen und die Anforderung, den Satelliten auf eine Bahn hoher Inklination zu bringen, sprachen gegen den Einsatz einer israelischen Trägerrakete und gegen einen Start aus Israel direkt.

Telekommunikation

Engl. telecommunication; Oberbegriff für den Austausch und die Verteilung von Informationen und Nachrichten zwischen Menschen, Maschinen und Prozessen mit nachrichtentechnischen Verfahren und Mitteln.

Telemetrie

Fernmessung; Einsatz elektrischer und elektronischer Mittel zur Aufnahme, Sammlung und Verarbeitung physikalischer Daten beliebiger Art sowie anschließende Übertragung dieser Daten an eine Empfangsstation, in der jene Daten aufgezeichnet oder ausgewertet werden können. Ein augenscheinliches Einsatzgebiet ist beispielsweise das Messen, Übertragen und Speichern physikalischer Bedingungen, wie sie ein Hochgeschwindigkeitsflugzeug, Raketen oder ein Raumfahrzeug erfahren oder verursachen. Daten dieser Art könnten etwa Lufttemperaturen, Windgeschwindigkeiten oder Strahlungsintensitäten in entlegenen Gebieten des Raumes umfassen.

In der Meteorologie werden Fernmessgeräte eingesetzt, um Informationen aus der oberen Atmosphäre für Wettervorhersagen zu gewinnen. Im Umweltschutz bzw. in der Verhaltensforschung werden z.B. im Rahmen eines länderübergreifenden Schutzprogrammes des WWF die Wanderrouten der Lederschildkröten im Atlantik mittels Satelliten-Telemetrie erfasst. Ziel ist es, sie auf ihren Wanderungen besser vor der Gefahr, als Beifang der Hochseefischerei zu verenden, schützen zu können.

Ein weiteres Beispiel aus dieser Disziplin ist die Verfolgung von Zugvögeln, wobei Telemetriedaten mit hochauflösenden Aufnahmen der Erdoberfläche kombiniert werden. Mit Hilfe von Google Earth und Google Maps können Teile hiervon in beeindruckender Qualität von jedermann abgerufen werden. Daneben ist eine Kombination der Telemetriedaten mit dem über Satellitenfernerkundung gewonnenen NDVI möglich. Ein hoher NDVI bedeutet oft auch eine erhöhte Insektendichte und damit ein größeres Nahrungsangebot für die Zugvögel.

Hierzu werden die Schildkröten mit Sendern markiert, die kurze Radiosignale senden. Diese werden von Satelliten aufgefangen und zurück zu einer Empfangsstation auf der Erde geschickt. So lassen sich die Wanderrouten der Lederschildkröten, die im Meer beträchtliche Strecken zurücklegen, und damit auch ihr Verbreitungsgebiet weiter erforschen. Ziel ist es, die Gefährdungen besser zu erkennen, um effektive Schutzmaßnahmen ergreifen zu können.

Ein Fernmesssystem muss eine physikalische Größe messen, die Messgröße in ein geeignetes Signal umwandeln und verschlüsseln und das verschlüsselte Signal über einen Übertragungskanal abschicken. Der Empfänger muss dann das Signal wieder entschlüsseln, um es verständlich darstellen oder gegebenenfalls abspeichern zu können. Sollen mehrere Daten übertragen werden, kann man entweder auf verschiedenen Frequenzen gleichzeitig senden oder einzelne Messwerte werden zyklisch nacheinander auf einem Kanal übertragen. Heutzutage werden beinahe alle Daten digital verschlüsselt. Die Übertragung der Daten erfolgt nach unterschiedlichen Kabel- oder Funkverfahren wie z. B. die Kompensationsmethode, Impulsfrequenzverfahren oder die so genannte Pulscodemodulation.

Weitere Informationen:

Temperaturauflösung

Bei passiven Sensoren, die im Bereich des thermalen Infrarot oder der Mikrowellen arbeiten, spricht man statt von radiometrischer auch von Temperaturauflösung, die im umgekehrten Verhältnis zueinander stehen.

temporale Auflösung

Zeitlicher Abstand, der zwischen zwei Aufnahmen desselben Gebietes mit einem Sensor liegt; bei Satellitensystemen ist die temporale Auflösung durch die Umlaufbahn-Parameter vorgegeben.
Siehe auch Auflösung

Terra

Gemeinsames amerikanisch-japanisch-kanadisches Satellitenprojekt zur Ermittlung weltweiter Daten zum Zustand von Atmosphäre, Landoberfläche und Ozeanen, wie auch über die Interaktionen dieser Sphären untereinander und mit der Sonnenstrahlung.
Die Daten geben Entscheidungshilfen zu Fragen des regionalen und globalen Wandels der Landbedeckung, der Atmosphärenbestandteile, der landwirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit, der Luftqualität, des Küstenschutzes, der Steuerung der Zuwanderung fremder Arten, der Wasserwirtschaft und der öffentlichen Gesundheit.

Die USA steuerten das Trägerfahrzeug und drei Instrumente bei (CERES, MISR, MODIS), Japan das Radiometer ASTER, Kanada das Instrument MOPITT.

Terra umrundet seit 1999 die Erde in 705 km Höhe auf einer polnahen, sonnensynchronen Umlaufbahn (Inklination 98,2°). Die Umlaufzeit beträgt 99 min, der Wiederholzyklus 16 Tage. Terra überquert den Äquator um 10:30 Ortszeit, wenn die Wolkendecke noch gering ist und einen möglichst ungehinderten Blick auf die Erdoberfläche ermöglicht. Durch die in etwa senkrecht zur Erddrehung verlaufende Umlaufbahn erlaubt die Aneinanderreihung der Beobachtungsstreifen die Erstellung von Gesamtansichten der Erde. Terra trägt folgende passiven Sensoren an Bord: CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System), MISR (Multi-angle Imaging Spectro Radiometer), MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), MOPITT (Measurements of Pollution in the Troposphere), ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer).

Der Satellit ist eingebunden in das Earth Observing System der NASA.

Terra-Satellit

Artist concept of Terra satellite showing the operation
of the Measurements of Pollution in the Troposphere
(MOPITT) instrument.

  • Launch Date: December 18,1999
  • Size: the spacecraft bus is 6.8 m long and 3.5 m across
  • Weight: 5,190 kg (11,442 lbs.) at launch
  • Altitude: 705 kilometers (438 miles) above Earth’s surface
  • Inclination: 98.5 degrees Period: 99 minutes (16 orbits per day)
  • Equatorial crossing: 10:30 a.m., descending node
Quelle: NASA
MISR-Szene Bodensee MISR-Szene Bodensee

Abbildung einer 355 x 287 km großen Fläche
in der Region Alpenvorland - Bodensee - Alpen,
aufgenommen in Nadir-Richtung mit dem
abbildenden Radiometer MISR auf Terra.
Aufnahmedatum: 14. August 2000

Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken

Quelle: NASA JPL

Weitere Informationen:

Terra Bella

Bis März 2016 unter dem alten Namen Skybox Imaging geführtes Unternehmen mit Sitz in Mountain View, Kalifornien, das für Google hochauflösende Satellitenaufnahmen und kartographische Auswertungen anfertigt.

Google verkaufte Terra Bella im April 2017 an Planet Labs, wobei Google gleichzeitig Anteilseigner an Planet Labs wurde, wie auch Kunde über einen längerfristigen Liefervertrag von Bildmaterial. Planet Labs verspricht sich vom Erweb eine sinnvolle Ergänzung zu seiner eigenen Flotte an Kleinsatelliten. Alleine von 2013 hat Planet nahezu 300 Satelliten gestartet, von allerdings einige ihre Mission bereits wieder beendet haben.

Der erste Satellit SkySat-1 der ursprünglichen Firma wurde am 21. November 2013 vom Kosmodrom Jasny in Russland aus mittels der Trägerrakete Dnepr ins All befördert. Ein weiterer Satellit, SkySat-2, wurde als Sekundärnutzlast auf einer Sojus-2-1b-Rakete mit Fregat-Oberstufe am 8. Juli 2014 gestartet.

Terra Bella wollte durch Standardelektronik und Standardteile aus der Automobil- oder Smartphone-Industrie Satelliten mit Herstellungskosten von unter 50 Mio. USD bereitstellen. Die Satelliten von Terra Bella basieren dabei auf dem CubeSat-Konzept (<100 kg: 60cm x 60cm x 80cm). Diese Satelliten sollen dabei im Vergleich zu anderen Satelliten eine hohe räumliche Auflösung von ca. 1 Meter oder besser erreichen (der NASA Satellit Landsat 8 besitzt eine räumliche Auflösung zwischen 15 und 100 m), wobei Daten im sichtbaren sowie im Nah-Infrarot Bereich aufgenommen werden sollen.

Artist’s concept of Terra Bella’s SkySat satellites

Terra Bella has informally named the satellites deployed Thursday after Star Wars characters: R2D2, Luke, C3PO and Leia.

The Terra Bella satellites add to Google’s vast imagery catalog, which help improve popular applications such as Google Maps.

Formerly called Skybox Imaging, Terra Bella has its roots in an idea proposed by four Stanford University graduates in 2009.

Quelle: Terra Bella
 

Die ersten Bilder aufgenommen durch den Satelliten SkySat-1 wurden am 11. Dezember 2013 durch Skybox Imaging veröffentlicht, wobei diese die Küste von Somalia und Abu Dhabi zeigten. Ende Dezember 2013 wurden durch Skybox Imaging die ersten hochauflösenden Videos der Erde aus dem Weltraum veröffentlicht. Am 16.9.2016 wurden mit dem europäischen Kleinlastträger Vega von Französisch-Guyana aus vier weitere Kleinsatelliten (SkySat-4 bis -7) gemeinsam mit dem Erdbeobachtungssatelliten PerúSAT-1 gestartet. Die Skysats wurden im Auftrag von Terra Bella von Space Systems/Loral gebaut. Die Satelliten wurden in unterschiedlichen sonnensynchronen Orbits in 500 Kilometer bis 700 Kilometer Höhe abgesetzt. Das besondere an sonnensynchronen Orbits ist, dass sich die Satelliten jeden Tag zur selben Tageszeit über demselben Punkt auf der Erde befinden. Somit lassen sich Veränderungen auf der Erde sehr gut dokumentieren. Das Aussetzen der Satelliten in den verschiedenen Orbits ist Dank der wiederzündbaren AVUM-Oberstufe möglich.

Weitere Informationen:

TerraSAR-X

Deutscher Satellit mit X-Band SAR für Aufgaben in den Bereichen Kartographie, digitale Geländemodelle, Erfassung der Oberflächenbedeckung und deren Klassifikation, Raumplanung, Umweltmonitoring. Die Radarfrequenz beträgt 9,65 Gigahertz. Der Satellit bewegt sich auf einer sonnensynchronen Umlaufbahn (Inklination 97,4°) in 514 km Höhe. Die Umlaufzeit beträgt 94,85 min, der Wiederholzyklus 11 Tage. Der Start des 130 Mio Euro teuren Satelliten erfolgte am 15. Juni 2007 mit einer Dnepr 1 (ehemals SS-18) von Baikonur aus.

Die Auflösungen der Bilder von TerraSAR-X betragen 1 m, 3 m, 16 m in Abhängigkeit von der Bildgröße. Als Radar-Satellit arbeitet TerraSAR-X unabhängig von Wetterbedingungen, Wolkenbedeckung und Tageslicht. Bisher hat der Satellit ca. 120.000 Aufnahmen geliefert (Stand Sommer 2013)

TerraSAR-X ist der erste deutsche Satellit, der im Rahmen einer so genannten Public-Private-Partnership zwischen dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), dem DLR und EADS Astrium realisiert wurde. Die Nutzung von TerraSAR-X-Daten für wissenschaftliche Zwecke liegt in der Zuständigkeit des DLR, während die Infoterra GmbH, eine Tochtergesellschaft der EADS Astrium, mit den gewonnenen Daten Geoinformationsprodukte herstellen und Dienste anbieten wird, die auf den kommerziellen und institutionellen Markt abzielen. Die Kosten für ein Radarbild, das eine Fläche von 10 x 10 km mit einer Auflösung von 1 m abdeckt, betragen 7.000 Euro.

Der Satellit trägt übrigens das erste deutsche Kunstobjekt im All an Bord, ein dreidimensionaler, 15 cm hoher 'Space-Visitor' von Ragnhild Becker und Gunar Seitz aus Kluftern/Baden.

TerraSAR-X

terrasar_lres Quelle: DLR

TerraSAR-X ist ein deutscher Erdbeobachtungssatellit. Als Nutzlast trägt er einen Radarsensor, der in verschiedenen Modi betrieben wird, um Aufnahmen mit unterschiedlichen Streifenbreiten, Auflösungen und Polarisationen zu ermöglichen. TerraSAR-X bietet dadurch Beobachtungsmöglichkeiten, die bisher aus dem All nicht verfügbar waren. Die Ziele der Mission sind die Bereitstellung von hochwertigen SAR-(Synthetic-Aperture-Radar-)Daten im X-Band für Forschung und Entwicklung sowie für wissenschaftliche und kommerzielle Anwendungen.

Der Satellit umrundet die Erde in einer Höhe von 514 Kilometern auf einer polaren Umlaufbahn. Mit seiner aktiven Antenne liefert er unabhängig von Wetterbedingungen, Wolkenbedeckung und Tageslicht Radardaten mit einer Auflösung von bis zu einem Meter.

TerraSAR-X hat am 7. Januar 2008 den operationellen Betrieb aufgenommen. Der gesamte Satellit ist sehr kompakt gebaut. Der fünf Meter lange Körper besitzt einen sechseckigen Querschnitt, seine primäre Nutzlast ist ein aktives Radar. Es ermöglicht, den Strahl senkrecht zur Flugrichtung in einem Schwenkbereich zwischen 20 und 60 Grad elektrisch zu verstellen, ohne den Satelliten selbst bewegen zu müssen. Der Vorteil liegt auf der Hand: Es lassen sich aus der Flugbahn wesentlich mehr Ziele anpeilen als bei einem "festen" Radar.

 

Offiziell könnte TerraSAR-X schon außer Dienst sein - seine vorgesehene 5-jährige Lebensdauer ist abgelaufen. Doch die Ingenieure des DLR haben dem Satelliten sogar noch einen neuen Modus beigebracht: Nun kann TerraSAR-X Bildstreifen mit einer Breite von über 200 Kilometern aufnehmen, bisher waren nur 100 km möglich. Dazu tastet der Satellit dieses große Gebiet durch vielfaches, enorm schnelles Schwenken des Radarstrahls quer zur Flugrichtung in mehreren Schritten ab. Der neue "Weitwinkel"-Modus ist vor allem für Meeresforscher spannend, die damit Tidenhub, Veränderungen im Wattenmeer, Schiffsbewegungen, Wellenmuster, Eisbewegungen oder auch Windaufkommen untersuchen können.
Der technische Zustand von TerraSAR-X ist sehr gut, und die Treibstoffreserven erlauben noch einen Betrieb bis mindestens 2015.

Weitere Informationen:

terrestrische Strahlung

In diesem Kontext die gesamte Infrarot-Strahlung, die von der Erde und ihrer Atmosphäre im Temperaturbereich von ca. 200-300 K ausgesandt wird. Der grösste Teil der von der Erde abgestrahlten Wärme wird in der Atmosphäre absorbiert, nur ein geringer Teil gelangt ins All. Die Atmosphäre strahlt wiederum einen beträchtlichen Teil der absorbierten Strahlung wieder in Richtung Erde (atmosphärische Gegenstrahlung) und auch ins All.

terrestrisches Bild

Engl. terrestrial image, franz. image terrestre; nach DIN 18716 " von erdfesten Standorten aufgenommene Bilddaten".

Terrestrisches Laserscanning

Ein stationäres, aktives, bildgebendes 3D-Verfahren, das laserbasierte Streckenmessungen in einer automatisierten Abfolge von quasi gleichabständigen Abtastschritten in vertikaler und horizontaler Richtung erfasst (Punktwolkenerfassung) und daraus geometrische Informationen über das Objekt gewinnt. Aus der zeitlichen Differenz zwischen Aussenden und Empfangen der Strahlen errechnet der Scanner ein 3D-Bild der Umgebung. Durch seine hohe Messgenauigkeit von bis zu 5 mm ist es ihm möglich, je nach Bauart, Objekte in bis zu einem Kilometer Entfernung zu scannen. Das Scannen erfolgt meistens von verschiedenen, bereits vermarkten Punkten aus

Die Funktionsweise eines Laserscanners unterscheidet sich von anderen Messverfahren insofern, als dass mit dem Laserscanner über ein regelmäßiges Raster eine flächenhafte Objekterfassung erfolgt, und nicht wie sonst üblich eine Objektdiskretisierung durch repräsentative Punkte.

TES

1. Engl. Akronym für Technology Experimental Satellite; ein Demonstrationssatellit der ISRO zum Testen von Satellitentechnologie für die künftige CARTOSAT-Reihe.

2. Engl. Akronym für Tropospheric Emission Spectrometer; Instrument an Bord des Satelliten Aura zur Messung des Zustands der irdischen Troposphäre. Das im Infrarot arbeitende Spektrometer sammelt Daten über das troposphärische Ozon und andere Gasmolküle, die zur Ozonbildung führen. Die Daten werden zur Entwicklung eines dreidimensionalen Modells der Troposphärenchemie verwendet, in dem auch die Troposphäre-Biosphäre-Interaktionen und die Austauschvorgänge zwischen Troposphäre und Stratosphäre erkennbar sind.

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TET-1

Der Kleinsatellit TET-1 ist der erste deutsche Technologie-Erprobungs-Träger und ‎zugleich das Kernelement des On-Orbit-Verifikations-Programms OOV des DLR. ‎TET-1 wurde am 22. Juli 2012 erfolgreich von Baikonur mit einer Sojus-Fregat-‎Rakete in den Zielorbit von etwa 510 km Höhe geschossen. Seither wird TET-1 erfolgreich im Orbit betrieben. Nach erfolgreichem Abschluss der ‎OOV-Mission (On-Orbit-Verification) im Oktober 2013 wurde der Satellit an die FireBird-Mission des DLR ‎übergeben. Seitdem wird TET-1 hauptsächlich zur Erkennung und Beobachtung ‎von Waldbränden eingesetzt.

Aufgabe der Technologieerprobungsträger (TET) ist es, neue Raumfahrt-Technologien im Weltraum zu testen. Bisher wurden Neuentwicklungen wie Batterien, Solarzellen und Antriebe zwar in Labors auf der Erde erprobt, aber erst bei ihrem Einsatz im All stellte sich heraus, ob sie unter den dortigen Bedingungen zuverlässig arbeiten. TETs eröffnen den Herstellern nun die Möglichkeit einer Vorabprüfung und damit ein neues Maß an Sicherheit.

Extreme Hitze und Kälte, elektromagnetische Strahlung und Schwerelosigkeit wirken im Weltraum auf die einzelnen Komponenten ein - eine Belastung, der nicht alle Bauteile standhalten.

Der TET-Satellit ist eine typische Piggyback-Nutzlast, mit einem Volumen von 670 x 580 x 880 mm³ und hat ein Gesamtgewicht von 120 kg. Dabei entfallen ein Volumen von 460 x 460 x 428 mm³ sowie ein Gewicht von 50 kg auf die Nutzlast. Der TET-Satellitenbus ist als Multimissionsbus ausgelegt. Das heißt, er ist in der Lage entsprechend der integrierten Nutzlast eine Vielzahl von unterschiedlichen Missionen im LEO (Low Earth Orbit) zu erfüllen, z.B. auch hochgenaue Erdbeobachtung oder wissenschaftliche Missionen. Diese Multimissionsfähigkeit wird durch die Unterteilung in den eigentlichen Satellitenbus und ein adaptives Nutzlastversorgungssystem (NVS) ermöglicht. Dabei wird lediglich das Nutzlastversorgungssystem an die jeweilige Nutzlast mit den geforderten Schnittstellen angepasst.

Die TETs basieren auf dem Konzept des Erdbeobachtungssatelliten BIRD (Bi-Spectral Infra-Red Detection), der von 2001 bis 2006 in Dienst war. Da Aufbau und Komponenten zu einem Großteil übernommen werden, lassen sich die Kosten für TET minimieren. Außerdem bleibt die hohe Zuverlässigkeit der Satellitenplattform - der zentralen Versorgungseinheit - gewahrt. Einige Komponenten wurden im Vergleich zu BIRD modernisiert und erweitert. Dies betrifft vor allem das Nutzlastsegment, das vergrößert wurde, und das Nutzlastversorgungssystem.

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Textur

Engl. texture; im Fernerkundungskontext: kleinräumige, regelmäßige Variation der Grauwerte einer Fläche. Dabei wird die Textur als typisches Muster einer Objektklasse definiert und über Parameter wie Lebhaftigkeit, Stärke, Ausrichtung, Intensität u.ä. beschrieben. Das menschliche Auge ist sehr sensibel für Texturen und nutzt sie als wichtigen Schlüssel zur Bildinterpretation. Allgemein hängt das Aussehen von Texturen stark vom Bildmaßstab ab.

Die Grauwertvariationen, die eine Textur aufbauen, sind im Bild nicht mehr wahrnehmbar, bewirken jedoch die charakteristischen Grautonvariationen. Das menschliche visuelle System ist in der Lage, solche Texturen sehr schnell zu erfassen und für die Bildinterpretation in Wert zu setzen. Texturen spielen eine große Rolle, um z.B. Gebiete gleicher Grautöne voneinander abzugrenzen. Sie lassen qualitative Rückschlüsse auf die Oberflächenbeschaffenheit zu und tragen damit zu einer fundierten Interpretation bei. Texturen beeinflussen zusammen mit den übergeordneten Mustern wesentlich die Bildinterpretation. Weitgehend unbekannt ist, wie das menschliche Gehirn Texturen erfaßt. Dem Interpreten fällt es im allgemeinen recht schwer, eine genaue Begründung zu geben, warum er eine Grenze gerade an einer bestimmten Stelle gezogen hat. Texturen lassen sich zudem nur qualitativ mit Begriffen wie fleckig, tupfig, streifig, wolkig, körnig, usw. beschreiben, die stark subjektiv geprägt sind und bei verschiedenen Personen unterschiedliche Assoziationen erwecken. Daraus wird deutlich, wie schwierig es ist, Texturen rechentechnisch zu erfassen. Für eine automatische Analyse müssen objektive Kriterien definiert werden, die sich programmtechnisch in angemessener Zeit in logischen Schritten abprüfen lassen.

Modellierung, Synthese, Beschreibung und Segmentierung von Textur sind wichtige Arbeitsfelder des computergestützten, maschinellen Sehens und der Bildverarbeitung im allgemeinen. Um Texturinformationen zu nutzen, z.B. zur Segmentierung oder Klassifizierung, werden Parameter abgeleitet, die Textur-Charakteristika beschreiben. Gewöhnlich werden statistische oder spektrale Parameter angewandt.

  • Statistische Parameter: Texturen kann man als statistische Werte in einem n x n großen Fenster beschreiben. Geeignete Werte können Grauwert-Histogramme, Grauwert-Mittel und Varianzen, Autokorrelationswerte oder Co-occurence-Matrizen sein. Derartige Werte können für Klassifizierungen mit multispektralen Daten kombiniert werden.
  • Frequenz-Parameter: Frequenzanalyse ist vor allem für solche Bilder nützlich, die regelmäßige Wellenmuster mit etwa konstanten Intervallen zeigen, z.B. Sanddünen. Um das Frequenzspektrum zu berechnen, wendet man die Fouriertransformation an. Es zeigt die Frequenz und die Richtung von Mustern an.

Einfache statistische Methoden erster Ordnung, die Mittelwert oder Varianz nutzen, haben den Nachteil, daß sie die räumliche Verteilung der Pixel im Bild nicht berücksichtigen. Daher wird empfohlen, Verfahren zweiter Ordnung zu nutzen, die sog. Grauwert-Abhängigkeits-Matrizen (Co-occurence-Matrizen) verwenden, die sowohl die spektrale als auch die räumliche Verteilung der Grauwerte im Bild berücksichtigen.

Beispielhaft stellt die Texturanalyse eines panchromatischen Bildes einen vielversprechenden Auswertungsansatz in sehr heterogenen, bebauten Siedlungsgebieten dar, da dieser Parameter sich hier besonders signifikant von anderen Landbedeckungsarten unterscheidet.

Thales Alenia Space (TAS)

TAS baut Satelliten und entwickelt Komponenten für die zivile und militärische Raumfahrttechnik. Das Unternehmen gehört zu 33 Prozent der italienischen Finmeccanica und zu 67 Prozent zur Thales Group. Die französische Beteiligung von 67 Prozent hat Thales im Jahr 2006 vom Unternehmen Alcatel bzw. Alcatel-Lucent übernommen. Der Unternehmenssitz befindet sich in Cannes mit weiteren zehn Standorten in Frankreich, Italien, Spanien, Belgien und seit 2011 auch in Deutschland. Zusammen mit Telespazio bildet es die neue Space Alliance von Thales und Finmeccanica.

Die Thales Alenia Space ging am 5. April 2006 aus dem Unternehmen Alcatel Alenia Space (AAS) hervor. Grund dafür war, dass Thales die 67 % von Alcatel bzw. Alcatel-Lucent übernahm. AAS entstand am 1. Juni 2005 durch den Zusammenschluss der Unternehmen Alenia Spazio (Italien) und Alcatel Space (Frankreich).

Im Jahr 2011 arbeiten bei Thales Alenia Space 7.500 Mitarbeiter an 13 Standorten in sechs Ländern (Belgien, Frankreich, Italien, Spanien, Deutschland und USA).

Als Basis für Satelliten dienen Satellitenbus-Systeme, die bei TAS z.B. die Namen Spacebus 3000 bzw. Spacebus 4000 tragen und je nach Anforderungen in verschiedenen Varianten zum Einsatz kommen (z.B. Spacebus 4000 C3).

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The Earth Observer

The Earth Observer ist ein frei abonnierbarer Newsletter, der einen Überblick über Neuigkeiten der NASA-Aktivitäten im Bereich der Erdwissenschaften informiert. Der Newsletter wird vom Earth Observing System Project Science Office im NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland herausgegeben. Zum Abonnement der zweimonatlich erscheinenden Publikation hier klicken.

Thematic Mapper (TM)

Multispektraler abbildender Sensor mit 7 spektralen Kanälen im Bereich des sichtbares Lichtes und der Infrarotstrahlung auf Landsat-4 und Landsat-5. Besonderer Wert wurde auf landwirtschaftliche Anwendungsmöglichkeiten und Landnutzungserkennung gelegt. Der Scanner tastet kontinuierlich die Erdoberfläche ab und erhält gleichzeitig Daten in sieben Kanälen. Wenn man zwei oder mehr Bänder übereinander legt erhält man ein Falschfarbenbild. Die Auflösung der sechs sichtbaren und Kurzwellen-Bänder beträgt 30 m Pixelgröße, die Auflösung des thermischen Infrarots (Kanal 6) 120 Meter. Der TM stellt eine deutliche Weiterentwicklung des MSS dar.

Eine verbesserte Version des TM wird als ETM+ auf Landsat-7 eingesetzt.

 

Quelle: DLR (R.o.)

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Denali mit Landsat TM

 

Quelle: NASA Earth Observatory


Denali, Alaska (June 15, 1986)

Der 6.194 m hohe Mt. McKinley ist ein gewaltiger Doppelgipfel in der Mitte der Alaska Range. Seinen Namen erhielt er zu Ehren des US-Senators und Präsidenten William McKinley. Die Gegend um den Berg wurde 1917 als McKinley Wilderness Area ausgewiesen.
In der lokalen Athabaska-Sprache ist der Gipfel allerdings als Denali („der hohe“) bekannt. Als das Schutzgebiet 1980 erweitert und zu einem National-park umgewidmet wurde, erhielt es den neuen Namen Denali National Park.
In der Satellitenbildszene kann man mehrere Gletscher erkennen. Wo sie mit frischem Schnee bedeckt sind erscheinen sie in dieser Falschfarbenaufnahme in hellem Blau, aber wo der frische Schnee geschmolzen ist oder wo er durch die Gletscherbewegung umgelagert wurde, erhalten die Eisströme verstärkt dunklere Partien, eine Mischung aus älterem schmutzigen Schnee, Eis und Gesteinsschutt wird erkennbar.
Das Bild wurde vom Thematic Mapper auf dem Landsat-5 aufgenommen. Es ist ein Falschfarbenbild, das Wellenlängen in den Bereichen Infrarot, nahes Infrarot und Grün einsetzt (TM Bänder 5, 4 und 2). In diesem Schema wird vegetationsloses Ödland pink wiedergegeben, grüne Flächen repräsentieren gesunde Vegetation, Wolken sind weiß, Schnee und Eis erhalten hellblaue Töne, wohingegen Wasser dunkelblau erscheint.

 
Thermalbild

Engl. thermal image, franz. image thermique; mithilfe von Wärmedetektoren im mittleren Infrarot in optomechanischen Scannern von Flugzeug- oder Satellitenplattformen, aber auch von terrestrischen Standpunkten aus aufgezeichnete und als binäre Codes gespeicherte Bilddaten, die bildelementweise unterschiedliche Temperaturwerte als Grauwerte auflösen, z.B. im 8-Bit-Modus 256 Werte. Gebräuchlich ist eine Farbkodierung der Grauwerte mit einem Farbübergang von blauen (kalt) nach roten (warm) Farben für ansteigende Grauwerte, wodurch bessere Interpretierbarkeit des originären Grauwertbildes erreicht wird.
DIN 18716 definiert den Begriff als "ein- oder mehrkanalige Bilddaten, die im thermalen Infrarot aufgenommen wurden".

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Quelle: DMG Mitteilungen 1/2004

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Thermobildeinsatz in der Agrarmeteorologie

Beispiele der aktuellen Forschungsergebnisse aus dem Bereich Argarmeteorologie zur Messung und Modellierung bodenhydrologischer Einfluss-größen in der Landwirtschaft wie u. a. Strahlung, Verdunstung und Bodenfeuchte.
Das linke Bild zeigt beregnete und unberegnete Zuckerrüben. Die rechte Abbildung ist ein Thermalbild, darunter ein Temperaturprofil des Rübenfeldes.
Legende: zuckerrueben_bereg_unberegnet_thermo_leg

 

Thermalbilder entsprechen einer flächenhaften und flächendeckenden Temperaturaufnahme von Teilen der Erdoberfläche. Thermalbilder werden insbesondere für das Monitoring von Gewässern, von urbanen Räumen, von Vegetation, aber auch von Brandkatastrophen eingesetzt. Themenspezifische Schwerpunkte sind u.a. die Gewässerökologie, die Stadtklimaforschung, Geländeklimatologie (Bildung von Kaltluftseen, Verlauf und Intensität von Wärmeströmen), die Analyse von Vegetationsschäden und die Erfassung von Waldbrandflächen.

Die Anwendung von Flugzeug-Thermalbildern reicht von der Analyse des thermischen Verhaltens einzelner Gebäude und Siedlungstypen über die Untersuchung städtischer Wärmeinseln und die Wirkung von Flurbereinigungsmaßnahmen bis zum Studium regionaler Klimafaktoren. Durch solche Untersuchungen kann das komplexe Zusammenwirken einzelner Komponenten besser verständlich werden. Beispielsweise gilt dies für das Temperaturverhalten von Baukörpern in Abhängigkeit von Größe, Anordnung, Material usw., sowie für das Strömungsverhalten von Luftmassen, das durch Hochbauten, Dämme, Lärmschutzwände u.ä. beeinflusst wird.

Für hinreichend genaue Messungen sind die Kenntnis der Emissionswerte der Unterlage für langwellige Strahlung sowie eine Korrektur der verbleibenden atmosphärischen Einflüsse erforderlich.

Thermaldetektor

Engl. thermal detector; Sensor (z.B. Bolometer), der im Spektralbereich des thermischen Infrarots emittierte Strahlung misst. Thermaldetektoren reagieren auf Temperaturänderungen, meist ist der elektrische Widerstand eine Funktion ihrer Temperatur.

Thermalfernerkundung

Engl. thermal remote sensing; passive Form der Fernerkundung, bei der die Strahlung beobachtet wird, die von Materialien im thermalen Bereich des elektromagnetischen Spektrums ausgesendet werden. Meist erfolgt die Beobachtung fester und flüssiger Stoffe in zwei atmosphärischen Fenstern, in denen die Absorption gering ist. Diese Fenster liegen in den Wellenlängenbereichen bei 3-5 µm und 8-14 µm.

Das Fenster zwischen 8 und 14 µm enthält das Strahlungsmaximum für die meisten Erscheinungen auf der Erde, da deren Temperatur bei etwa 300 K liegt. Ozon in der oberen Atmosphäre verursacht ein enges Absorptionband zwischen 9 und 10 µm. Um diesen Bereich zu umgehen, arbeiten Satellitensensoren meist im Bereich 10,5-12,5 µm. Systeme in Flugeugen sind wegen deren Flughöhe deutlich unterhalb der Ozonschicht nicht betroffen und können den ganzen Bereich 8-14 µm nutzen.

Die Signale im Bereich 3-5 µm sind tagsüber in gewissem Umfang durch Sonnenreflexion beeinflusst. Daher ist es für viele Anwendungen zweckmäßig, Daten nur nachts aufzunehmen, wenn keine Störung durch Sonneneinstrahlung auftritt.

Thermal-Infrarot-Erkundung

Passive Form der Fernerkundung, die die im Infrarot von der Erde emittierte Wärmestrahlung benutzt. Diese entsteht durch die Sonne, Eigenwärme und künstliche Wärmequellen. Sie ist u.a. von der Jahres- und Tageszeit und von den Witterungsverhältnissen abhängig.

Thermalkamera

Bildformender Sensor der Thermal-Infrarot-Erkundung, der keine Bewegung des Sensorträgers zur Bilderzeugung benötigt.

Thermalscanner

Engl. infrared scanner, franz: scanneur infra rouge; nach DIN 18716 ein "für die Aufnahme von Thermal-Infrarotstrahlung geeignetes Instrument".

Thermalsensor

Engl. thermal sensor; Sensor zur Messung von Temperatureffekten. Thermalsensoren können bildgebend (abbildend), wie auch nicht-bildgebend (nicht-abbildend) sein. Nicht-bildgebende Sensoren sind Radiometer und Spektrometer. Spektrometer ermöglichen Auswahl und Abtrennung eines bestimmten infraroten Wellenlängenbereichs. Bildgebende Infrarot-Sensoren erzeugen Bilddaten meist durch optisch-mechanische Flugzeugscanner. Die Daten werden meist als SW-Bilder dargestellt. Zur Erleichterung der Interpretation werden die Grauwerte oft in Farben codiert, so dass jede Farbe einer Temperaturstufe entspricht.
Zur Aufnahme von Thermaldaten von Satelliten aus, werden verschiedene Arten von scannenden Radiometern eingesetzt.

Thermalstrahlung

Von (Gelände-)Objekten aufgrund ihrer Oberflächentemperatur abgegebene Wärmestrahlung. Sie wird in der Fernerkundung vorwiegend im atmosphärischen Fenster zwischen 8 und 14 mm Wellenlänge genutzt. In diesem Bereich liegt für die an der Geländeoberfläche vorkommenden Temperaturen auch das Maximum der Strahlung und die Datenaufnahme ist von reflektiertem Sonnenlicht praktisch unbeeinflusst.

thermisches/thermales Infrarot (THIR/TIR)

Engl. thermal infrared; Elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen zwischen ca. 3/6 und 15/25 Mikrometern (Angaben uneinheitlich). Der Bereich von 10-12 Mikrometern wird für die Messung der Oberflächentemperaturen von Landflächen, Wasser und Wolken verwendet.

Thermogramm

Engl. thermogram; Bild, das die mittels Thermographie festgestellten Wärmestrahlungen aufzeigt.

Thermographie

Engl. thermography; Verfahren z.B. in der Bautechnik zur Abbildung von Objekten/Gebäuden durch Wärmestrahlen zur Ortung und Feststellung unzureichender Wärmedämmung und mangelnder oder fehlender Luftdichtheitsschichten. Auch für Fragen des Mikroklimas genutzt.

Tiefpassfilter

Instrumente der digitalen Filterung, die im Rahmen der Bildverbesserung die hochfrequenten Anteile abschwächen und die tiefen Ortsfrequenzen betonen, also die langperiodischen Grauwertunterschiede. Dies ergibt eine glättende Wirkung, durch die Rauscheffekte unterdrückt werden, aber auch feine Bilddetails verloren gehen. Ein einfacher Filteroperator dieser Art führt zu einer gleitenden Mittelbildung über die Bildmatrix. Um trotz der glättenden Wirkung von Tiefpassfiltern wichtige Bildstrukturen zu bewahren, sind 'kantenerhaltende' Filter entwickelt worden. Besondere Bedeutung kommt solchen Vorgehensweisen bei der Verarbeitung von Radarbilddaten zu, um den Speckleeffekt zu verringern, aber objektspezifische Informationen zu erhalten.

TIMED

Engl. Akronym für Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetics and Dynamics Mission; Mission der NASA zur Untersuchung der Einflüsse von Sonne und Mensch auf die am wenigsten erforschte und verstandene Region der irdischen Atmosphäre - die Mesophäre und die untere Thermosphäre/Ionosphäre. Der Satellit bewegt sich auf einer nicht-sonnensynchronen Umlaufbahn in 625 km Höhe (Inklination 74,1°).

timed_sm TIMED

Das primäre wissenschaftliche Ziel der Mission TIMED ist es, den Energie-transfer zur und aus der Mesosphäre und der Unteren Thermosphäre/Iono-sphäre (MLTI) zu verstehen, wie auch die grundlegende Struktur (z.B. Druck, Temperatur, Winde), die aus diesem Energietransfer resultiert.

Mit ihrer Lage zwischen ca. 60-180 km über der Erdoberfläche ist die MLTI-Region empfindlich für externe Einflüsse von der Sonne, wie auch von den Atmosphärenschichten darunter. Ihr chemisches und thermales Gleichgewicht kann sich rasch ändern dank natürlich vorkommender oder/und menschen-gemachten Veränderungen der Energie, die in dieser Region vorhanden ist.

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Quelle: John Hopkins University APL
 

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time delay(ed) integration (TDI)

Engl. time delayed integration, franz: balayage à integration temporelle; nach DIN 18716 eine "Detektoranordnung zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses", verbunden mit der Anmerkung: "Ein TDI Detektorarray besteht aus einer Bildmatrix mit mehreren parallel zueinander angeordneten lichtempfindlichen Detektorzeilen. Durch die Kamerabewegung werden die Ladungen in den Detektorzeilen synchron mit der Eigenbewegung des Sensors so verschoben, dass eine längere Belichtungszeit und ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis erzielt wird."

TIR

Akronym für thermisches Infrarot, Bezeichnung für den Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums von ~6,0 µm - ~15,0 µm.

TIROS

Engl. Akronym für Television Infra-Red Observing Satellite; Serie von Satelliten der NOAA als Teil des globalen meteorologischen Satellitensystems, die die Erde auf einer polaren Umlaufbahn in einer Höhe von 870,44 km umkreisen. Die 1960 mit TIROS-1 als weltweit erstem rein meteorologischen Satelliten begonnene Serie wurde stets weiter verbessert und trägt nunmehr die Bezeichnung POES.
Zu der meteorologischen Kernnutzlast der heutigen als TIROS-N oder allgemein polarumlaufende bezeichneten Satelliten gehören:

Weitere Informationen:

TIROS-N/NOAA Satelliten

NOAA-Satelliten, die die Erde auf einer polaren Umlaufbahn in einer Höhe von 870,44 km umkreisen. Sie liefern Abbildungen im sichtbaren und infraroten Bereich sowie Daten zum Zustand der Atmosphäre.

TIRS

Engl. Akronym für Thermal Infrared Sensor; ein bildgebendes multispektrales Radiometer als eines von zwei Instrumenten an Bord des neuen Landsat-8. TIRS wird Landoberflächentemperaturen in zwei Thermalbändern messen mit einer Auflösung von ca. 100 m. Das Instrument wurde der Mission angefügt, nachdem deutlich wurde, dass die staatliche Wasserwirtschaft der USA sich bei ihrer Arbeit (Land- und Wassernutzung) sehr auf die bislang schon hochgenauen Messungen der Landoberflächentemperatur stützt, die von den Landsat-5 und Landsat-7 geliefert wurden. Berücksichtigt man, dass man im westlichen Teil der USA 80 % des Süßwassers für Bewässerung in der Landwirtschaft einsetzt, wird deutlich, dass TIRS ein unschätzbares Werkzeug bei der Steuerung des Wasserverbrauchs sein wird.

ldcm_spektralbaender_lres Definitionen und Aufgabenbereiche der Spektralbänder
von
OLI und TIRS

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Quelle: USGS
 

Weitere Informationen:

TOA

Engl. Akronym für Top of the Atmosphere, Obergrenze der Atmosphäre; für Zwecke der Fernerkundung definiert als bestimmtes Höhenniveau innerhalb der unteren bis mittleren Stratosphäre oder auch einfach die Tropopause, in Abhängikeit vom Sensor.

TOMS

Siehe Total Ozone Mapping Spectrometer

Tone

Siehe Grauwertschattierung

TOPEX/Poseidon

Engl. für Ocean Topography Experiment; ein 1992 mit einer Ariane 42P von Kourou gestartetes Satelliten-Projekt der USA (NASA) und Frankreichs (CNES). Aufgrund einer Manövrierunfähigkeit des Satelliten wurde diese überaus erfolgreiche Mission Anfang 2006 beendet.

Der Satellit trägt einen Radarsensor, ein Altimeter um mit vorher nicht erreichter Präzision (4 cm) die Ozeanoberfläche zu vermessen. TOPEX/POSEIDON war ein Kernstück des World Ocean Circulation Experiment (WOCE) und des Programms Tropical Ocean Global Atmosphere (TOGA) mit seinen ozeangestützten Messeinrichtungen. Auch diente er nach dem Start des Nachfolgesatelliten Jason-1 zu dessen Kalibrierung. Nach dieser Phase traten beide Satelliten in eine Tandemmission ein, bei der sie nebeneinander flogen, eine breitere Fläche abdeckten und genauere Informationen über die Meereshöhen lieferten.
Topex/Poseidon befand sich auf einer nicht-sonnensynchronen Umlaufbahn in einer Höhe von 1336 km bei einer Inklination von 66°. Die Umlaufzeit beträgt 112,4 min, der Wiederholzyklus 10 Tage.

Die Aufgaben von TOPEX/Poseidon werden aktuell und künftig von den Satelliten der Jason-Serie übernommen.

Topex/Poseidon Topex/Poseidon - Ziele der Mission

  • Erforschung der Ozeanzirkulation und seiner Interaktion mit der Atmosphäre zum besseren Verständnis des Klimageschehens
  • Verbesserung des Verständnisses vom Wärmetransport im Ozean
  • Modellierung der Gezeiten
  • Erforschung des marine Schwerefeldes
  • Berechnungen von Meeresspiegelschwankungen im lokalen wie auch weltweiten Maßstab
Quelle: NASA JPL
 

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Topographie

Engl. topography; aus den griechischen Worten topos (Ort) und graphein (Beschreibung) abgeleiteter und unterschiedlich definierter Begriff folgender Inhalte:

  • Als Ortsbeschreibung die Lehre vom begrifflichen und meßtechnischen Erfassen, analogen und digitalen Modellieren und Darstellen des Georaumes, seiner Objekte und ihrer Bezüge (z.B. topographische Objekte, Reliefformen).
  • Syn. mit Gelände, Relief oder Terrain die natürliche Erdoberfläche mit ihren Höhen, Tiefen, Unregelmäßigkeiten und Formen. Physikalisch gesehen ist sie die Grenzschicht zwischen der festen Erdkruste (Lithosphäre) auf der einen, der Luft (Atmosphäre) und den Gewässern (Hydrosphäre) auf der anderen Seite.
  • In der Kartographie die naturtreu darzustellende Oberfläche mit ihren typischen Landformen und auch die Darstellung der mit dem Gelände fest verbundenen natürlichen und anthropogenen Oberflächenobjekte.
  • In der Meteorologie die Beschreibung der variierenden Höhenlage einer Isobarenfläche, ähnlich in der Ozeanographie die Beschreibung der Unregelmäßigkeiten des Meeresspiegels, die Meerestopographie (s. Topex-Poseidon).

Als Teilgebiet des Vermessungswesens erfordert die Topographie genaue Kenntnisse über das Relief, seinen Formenschatz und die darauf befindlichen natürlichen und anthropogenen Geo-Objekte (topographische Objekte). Diese Kenntnisse sind Voraussetzung für das begriffliche Erfassen des Georaums. Für die messtechnische Erfassung werden Messmethoden der Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung und Hydrographie eingesetzt. Ergebnis sind digitale Geodaten, die die Landschaft und ihre Objekte in diskretisierter Form beschreiben. Sie werden zu einem umfassenden digitalen Datenmodell aufbereitet, das den Kern eines topographisch-kartographisch ausgerichteten Geoinformationssystems bildet. Es ist digitale Basis für die automatisierte Herstellung topographischer Karten und/oder die Integration weiterer fachspezifischer und anwendungsbezogener Daten, auch aus anderen Disziplinen.

Topologie

Die Topologie kennzeichnet die räumlichen Beziehungen von Geoobjekten zueinander. Bei der Betrachtung der Topologie von Geoobjekten wird die Geometrie abstrahiert. Die topologische Sichtweise kann am Beispiel eines Luftballons verdeutlicht werden, auf dem z.B. Grundrisslinien eines Straßenplans aufgezeichnet sind. Wird Luft abgelassen oder hineingepumpt, so ändert sich stets die Geometrie. Die Topologie, die relative Lage der einzelnen Grundrisslinien zueinander, ändert sich aber nicht! Diese Transformationen wie auch z.B. Drehungen, Streckungen oder Stauchungen sind topologisch invariant.

Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS)

Sondierendes Instrument z.B. im Nimbus-7-Satellit der NASA (ab 1978) und in weiteren Missionen mit dem vorrangigen Ziel, das Gesamtozon in einer hohen Auflösung täglich und global darzustellen. TOMS misst das Gesamtozon durch die Beobachtung sowohl der einfallenden Solarenergie, als auch der rückgestreuten UV-Strahlung in 6 Wellenlängen. TOMS führt alle 8 Sekunden 35 Messungen durch, wobei es eine Streifenbreite von 50 bis 200 km am Boden senkrecht unter dem Satelliten abdeckt. TOMS-Daten können seit 2006 nicht mehr übertragen werden. Seither ersetzen Daten des Instruments Ozone Monitoring Instrument (OMI) auf dem Satelliten Aura die TOMS-Daten.

Weitere Informationen:

TOVS

Engl. Akronym für TIROS Operational Vertical Sounding Instrument; Messsystem an Bord der NOAA-TIROS-Satelliten zur Sondierung atmosphärischer vertikaler Temperatur- und Feuchteprofile. Das TOVS-Paket besteht aus den drei sich gegenseitig ergänzenden Sensoren SSU (Stratospheric Sounding Unit), MSU (Microwave Sounding Unit) und HIRS/2I (High Resolution Infrared Radiation Sounder). SSU bestimmt ein Temperaturprofil der oberen Atmosphäre durch Beobachtung der spektralen Eigenschaften von CO2-Absorptionslinien im Infraroten. Dabei wird ein spezielles IR-Radiometer verwendet, das eine Zelle mit einem CO2-Referenzgas enthält. MSU ist ein passives Vier-Kanal-Mikrowellenradiometer, das durch Beobachtung der thermischen Mikrowellen-Emission aus der Atmosphäre Temperaturprofile bestimmt. Durch die Wahl der Mikrowellenbereiche werden MSU-Messungen durch Wolken nicht gestört. HIRS/2I ist ein Infrarot-Radiometer mit 20 spektralen Kanälen zur Messung von atmosphärischem Wasserdampf, Temperatur, Bewölkung und in gewissen Grenzen auch Gesamtozon.

Wegen eines Instrumentenfehlers gibt es seit Mai 2005 keine TOVS Total Ozone-Produkte mehr.

Von TOVS ermittelte Ozonwerte (Dobson Units) Von TOVS ermittelte Ozonwerte
(Dobson Units)

für den 1.9.2002



Quelle: NOAA

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track

Engl. für Satellitenspur, Satellitenflugbahn

Trägerrakete

Engl. launcher, launch vehicle; in der Raumfahrt eine Rakete, die dem Transport von Menschen oder Nutzlasten in den Weltraum und speziell in Umlaufbahnen dient. Als Abgrenzung der Erdatmosphäre gegenüber dem Weltraum ist im Kontext der Luft- und Raumfahrt die Definition der Fédération Aéronautique Internationale international am gebräuchlichsten, nach der der Weltraum in einer Höhe von 100 Kilometern beginnt (Kármán-Linie).
Ein Trägerraketensystem (launch system) umfasst die Trägerrakete selbst, die Startrampe und weitere Infrastrukturelemente. Die Starteinrichtungen können sich auf Land in Weltraumbahnhöfen befinden, auf dem Meer auf festen oder mobilen Plattformen und in der Luft auf Flugzeugen oder Ballonen.

pegasus-lres Startbereite Pegasus-Rakete unter dem Rumpf des Stargazer L-1011

Am 5. April 1990 läutete die Fa. Orbital ein neues Zeitalter in der kommerziellen Raumfahrt ein, als deren ca. 17 m lange Pegasus-Rakete zum ersten Mal von der Unterseite eines B-52 Trägerflugzeuges der NASA gestartet wurde. In den Jahren danach wurde Pegasus zum Standard für erschwingliche und verlässliche kleine Startflugkörper. Sie hat 42 Missionen -davon 37 erfolgreich - absolviert und über 80 Satelliten ins All gebracht.
Die dreistufige Pegasus wird von Firmen, Regierung und internationalen Kunden genutzt um kleine Satelliten mit einem Gewicht bis zu 443 kg in eine niedrige Erdumlaufbahn zu bringen. Pegasus wird zunächst mit einer 'Stargazer L-1011' (modifizierte Lockheed L-1011 TriStar) in eine Höhe von 12.000 m über dem offenen Ozean gebracht, wo sie vom Flugzeug gelöst wird, dann für 5 Sekunden frei fällt bis sie eine horzontale Lage einnimmt und dann den Raktenmotor ihrer ersten Stufe zündet. Pegasus bringt dann ihre Nutzlast in wenig mehr als 10 Minuten auf ihren Orbit.

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Quelle: Orbital
 

Um die Erdumlaufbahn zu erreichen muss die Trägerrakete ihre Nutzlast auf eine Mindestgeschwindigkeit von 28.000 km/h beschleunigen, was etwa der 25-fachen Schallgeschwindigkeit eintspricht. Um die Erdanziehungskraft für eine Reise zum Mond oder zum Mars zu überwinden, muss die Geschwindigkeit ungefähr 40.000 km/h betragen.

Die Nutzlast ist in der Regel ein künstlicher Satellit, der in eine Erdumlaufbahn gebracht wird oder es handelt sich um Bauteile für eine Raumstation. Aber einige Raumflüge sind suborbital, d.h. sie gelangen nicht in eine Umlaufbahn, bei anderen sind die Raumfahrzeuge in der Lage, die Erdumlaufbahn ganz zu verlassen. Gewöhnlich handelt es sich dabei um wissenschaftliche Raumsonden zur Erkundung des Weltalls. Trägerraketen, die mit ihrer Nutzlast eine suborbitale Bahn beschreiben, sind Höhenforschungsraketen, meist für meteorologische oder aerologische Messungen.
Die Nutzlast befindet sich fast immer unter einer Nutzlastverkleidung, die diese vor und während des Starts vor äußeren Einflüssen schützt. Mittels Trägerraketen wie der amerikanischen Atlas, Titan, Saturn, sowie der sowjetischen Wostok, Woschod, Sojus und der chinesischen Langer Marsch 2E wurden und werden auch Menschen in den Weltraum befördert. Auch der ausschließlich bemannt startende amerikanische Space Shuttle galt als eine Trägerrakete, da er ebenfalls dem Transport von Menschen und Lasten in den Weltraum diente.

Die bekannteste europäische Trägerrakete ist die Ariane, deren aktuelle Ausbaustufe die Ariane 5 ist. Die Arianeraketen gehören zu den wenigen Raketentypen die eine Doppelstartvorrichtung besitzen und für den Start von zwei großen Nutzlasten an Bord einer Rakete ausgelegt sind.

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Quelle: ESA (Grafik) / ESA (Text)
Europe's Launchers

For many years, Ariane was Europe’s only launcher and was used to guarantee access to space for European governments. This market alone could not sustain the availability and reliability of the service, so Ariane has evolved to meet the needs of the worldwide commercial market.

A new launch site for Soyuz was built in Europe's space port in French Guiana to complement the performance range offered by Ariane. In parallel, Vega was developed to cope with a wide range of missions and smaller payloads and is mainly used by institutional users.

Europe benefits from this family of launchers with the capability and flexibility to cover all European government and most commercial market needs, thus increasing the socio-economic benefits of access to space in Europe.

Ariane 6 will succeed Ariane 5 to enable Europe to maintain leadership in the fast-changing commercial launch service market while responding to the needs of European institutional missions. Its debut is scheduled for 2020. In parallel, a more powerful version of the Vega launcher is in development, the Vega C.

To maximise commonalities of technologies, a solid-rocket motor, P120C, derived from Vega, is being developed for use on both Ariane 6 and Vega C.

 

Zu den stärksten je gebauten Trägerraketen gehören die US-amerikanische Saturn V sowie die sowjetischen N1 und Energija. Keine von diesen Raketen wird derzeit hergestellt. Die stärkste derzeit im Einsatz stehende Trägerrakete ist die von Boeing entwickelte und gebaute Delta IV Heavy, die am 21. Dezember 2004 von Kennedy Space Center aus ihren Jungfernflug absolvierte. Die stärkste im Einsatz stehende russische Trägerrakete ist die Proton-M. Die stärkste im Einsatz befindliche europäische Trägerrakete ist die Ariane 5 ECA.

Weitere Informationen:

Training

Überwachung des Klassifikationsprozesses durch Trainingsgebiete oder Trainingsdaten, an denen der Klassifikationsalgorithmus lernen kann.

Trainingsdaten

Daten, die verwendet werden, um eine Datenklassifikationsprozedur zu kalibrieren. Meist sind es ground truth-Daten.

Trainingsgebiet

Syn. Referenzgebiet, engl. training area, franz. champ d'entrainement; Teil der Erdoberfläche, dessen Eigenschaften aus Geländebeobachtungen oder anderen Quellen (z.B. GIS-Datenbanken) soweit bekannt sind, dass sie als Klassenrepräsentation bei der überwachten Klassifizierung dienen können, z.B. ein Ausschnitt eines Rasterbildes, der einen bekannten thematischen Sachverhalt repräsentiert (Stichprobenfläche). Der Anwender trainiert das System z.B. durch Zuordnung von Grauwerten zu den Objekten, die klassifiziert werden sollen. Mit Hilfe einer bekannten Waldfläche wird das System in die Lage versetzt, alle Waldflächen eines Bildes ermitteln zu können.

DIN 18716 definiert den Begriff als "in Bilddaten identifizierbarer Teil der Erdoberfläche, dessen Eigenschaften aus Geländebeobachtungen (z. B. Interpretationsschlüssel) oder anderen Quellen soweit bekannt sind, dass sie als Klassenrepräsentation bei der überwachten Klassifizierung dienen können".

Trainingsgebiete haben einen großen Einfluß auf die Qualität der Ergebnisse der Klassifizierungen, so daß bei ihrer Auswahl und Abgrenzung auf verschiedene Eigenschaften zu achten ist:

  1. Repräsentativität, d.h. sie sollen für die zugehörige Objektklasse typisch sein,
  2. Homogenität, d.h. innerhalb eines Trainingsgebiets sollen keine klassenfremden Bildelemente vorhanden sein.
Transfersegment

Systemsegment einer Raumfahrtmission, das den Träger beinhaltet, der ein Raumfahrzeug in den Weltraum transportiert.

Transmission

Engl. transmission, franz. transmission; der Durchgang von Strahlung durch ein Medium ohne Änderung der Frequenz innerhalb der monochromatischen Strahlungsanteile. Nach DIN 18716 die "Durchlässigkeit eines Mediums für elektromagnetische Strahlung".
In der Fernerkundung bezieht sich der Ausdruck auf das Passieren elektromagnetischer Energie durch atmosphärisches Material oder Material der Erdoberfläche. In der Atmosphäre vollzieht sich ein komplizierter Ein- und Ausstrahlungsprozess mit Streuung durch Aerosole der Luft, Absorption durch Wolken, Streuung und Absorption an der Erdoberfläche sowie Ausstrahlung überwiegend langwelliger Strahlung.

Die elektromagnetische Strahlung, die auf einen Körper trifft, wird zu einem Teil an seiner Oberfläche reflektiert, ein weiterer Teil wird von ihm absorbiert, und der Rest durchdringt den Körper. Die einzelnen Anteile bei diesen Vorgängen variieren sehr stark und hängen außer von der Beschaffenheit des Körpers von der Wellenlänge der betreffenden Strahlung ab. Zu einer quantitativen Beschreibung benutzt man dreidimensionale Verhältniszahlen, die Reflexionsgrad, Absorptionsgrad und Transmissionsgrad genannt werden.

Transmissionsgrad

Engl. transmittance, auch transmissivity factor; franz. degré de transmission; Maß, welches aussagt, zu welchem Anteil elektromagnetische Energie, die Atmosphäre (oder eine andere Substanz) ohne Änderung der Frequenz passieren kann. Somit bezeichnet Transmissionsgrad (τ) das Verhältnis der (des) von der Atmosphäre durchgelassenen Strahlungsleistung (Lichtstroms) zur (zum) einfallenden Strahlungsleistung (Lichtstrom).
Nach DIN 18716definiert Transmissionsgrad als "Verhältnis der durchgelassenen Strahlungsleistung zur einfallenden Strahlungsleistung".

Eine bestimmte Strahlungsart kann nur dann für Fernerkundungszwecke eingesetzt werden, wenn die Atmosphäre für diese Strahlung weitgehend durchlässig ist. Je größer τ, desto durchlässiger ist die Atmosphäre für die Strahlung. Der Teil der Strahlung, der die Atmosphäre nicht durchdringen kann, wird von dieser absorbiert. Je kleiner der Transmissionsgrad, desto größer ist der Absorptionsgrad.
Für die Fernerkundung sind verschiedene Bereiche des Spektrums nutzbar. Gamma-, Röntgen- sowie Ultraviolett-Strahlung scheiden aufgrund des hohen Absorptionsgrades der Atmosphäre größtenteils aus. Sehr gut nutzbar ist dagegen der Bereich des sichtbaren Lichts (VIS, 380 bis 720 nm), in welchem die Strahlung ungehindert bis zur Erde gelangen kann. Weitere nutzbare Spektralbereiche sind der sich anschließende Infrarotbereich (IR, 720 nm bis 1mm) sowie der Bereich der Mikrowellen (1mm bis 1m). Der infrarote Bereich wird in das nahe Infrarot (auch reflektiertes oder solares IR, 720 nm bis etwa 1.3 mm), das mittlere Infrarot (1.3 mm bis 3.0 mm) sowie in das ferne Infrarot (auch thermisches IR, 7 mm bis 1 mm) unterteilt. Diese Bereiche sind jedoch nicht vollkommen homogen nutzbar. Es existieren abwechselnd aufeinander verschieden kurze Intervalle der Transparenz und der Undurchlässigkeit der Atmosphäre (atmosphärische Fenster). In den Bereichen von 2.5 mm bis 3.5 mm und von 5.0 mm bis 7.5 mm werden die Infrarotstrahlen von der Atmosphäre absorbiert, d.h. in diesen Bereichen ist keine Fernerkundung möglich. In den Bereichen von 0.7 mm bis 2.5 mm, von 3.5 mm bis 4.0 mm sowie von 8.0 mm bis 12.0 mm ist dagegen ein sehr hoher Transmissionsgrad der Atmosphäre vorhanden.

Spektraler Transmissionsgrad der Atmosphäre

Quelle: Albertz 2001

Spektraler Transmissionsgrad der Atmosphäre

Der spektrale Transmissionsgrad bezeichnet die Abhängigkeit des Transmissionsgrades von der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung. Dies ist die Folge der Absorptionseigenschaften der in der Atmosphäre vorkommenden Gase, insbesondere Wasserdampf, Kohlendioxid und Ozon. Außerdem absorbieren Stickstoff und Sauerstoff, die den größten Anteil in der Zusammensetzung der Atmosphäre ausmachen, die ultraviolette Strahlung unter 0,3 mm Wellenlänge fast völlig. Die übrigen, weitgehend durchlässigen und deshalb für die Fernerkundung nutzbaren Wellenlängenbereiche werden als atmosphärische Fenster bezeichnet.
CO2, H2O und O3 kennzeichnen die wichtigsten Absorptionsbereiche.

 
TREES

Engl. Akronym für Tropical Ecosystem Environment Observation by Satellites; Anfang der neunziger Jahre mit niedrig auflösenden Sensoren (z.B. AVHRR) durchgeführtes europäisches Demonstrationsprojekt zur Machbarkeit von satellitengestütztem Monitoring der tropischen Regenwälder.

TRIANA

Satellitenmission der NASA, die die Bedeutung der Sonnenstrahlung für das irdische Klima untersuchen soll. Zum ersten Mal wird dabei die Erde von einem Punkt beobachtet, der ca. 1 Mio Meilen entfernt liegt und damit Ansichten von der gesamten Erdscheibe ermöglicht. Der Satellit soll mit einem Space Shuttle ins All gebracht und dann mit einem Raketentriebwerk zum vorgesehenen Standort weitertransportiert werden. Von dort wird TRIANA alle 15 Minuten mit einer polychromatischen Kamera Aufnahmen von der sonnenbeschienenen Erde machen. TRIANA ist nach Rodrigo de Triana benannt, dem Besatzungsmitglied auf dem Schiff von Kolumbus, der Amerika zuerst erblickte. Nach Finanzierungsschwierigkeiten benannte die NASA den Satelliten um in Deep Space Climate Observatory (DSCOVR), ein Versuch, Unterstützung für das Projekt zu erhalten. TRIANA erfuhr einerseits politischen Widerstand, andererseits wissenschaftliche Unterstützung und ist auf unbestimmte Zeit eingelagert.

Der Lagrange-1 Orbit

Der Lagrange-1 Orbit

(Entfernungen und Größenverhältnisse nicht maßstabsgerecht)

Der Erde-Sonne Lagrange-1-Punkt ist ein Ort, an dem die Sonne die gleiche Anziehung auf ein Raumfahrzeug ausübt wie die Erde. Da die Größe der Anziehungskraft die Umlaufzeit bestimmt, wird der bei L1 positionierte Satellit TRIANA wie die Erde ein Jahr benötigen. L1 liegt auf einem Prozent der Wegstrecke Erde-Sonne, ca 1 Mio km von der Erde entfernt.

Quelle: NASA GSFC
 
Trimble

Weltweit führendes Unternehmen bei der Entwicklung von modernen, GPS-basierten Positionierungstechnologien und -systemen. Trimble wurde 1978 mit Hauptsitz in Sunnyvale, Kalifornien, gegründet. Heute beschäftigt Trimble Arbeitnehmer in mehr als 18 Ländern weltweit. Es werden jedoch nicht nur GPS-Komponenten produziert, sondern auch GPS-Systeme mit anderen Positionierungstechnologien, Mobilfunkkommunikation und Software entwickelt und kombiniert. Zu den Kunden zählen Industrie- und Agrarunternehmen, Regierungsbehörden, Ingenieurbüros, und Beratungsfirmen.

In den letzten Jahren rundete Trimble sein Angebotsspektrum u.a. durch die Übernahme von RolleiMetric, TopoSys und Definiens Earth Sciences ab. RolleiMetric ist ein führender Anbieter von Kameras und Software für die Photogrammetrie und wurde im Oktober 2008 als Teil der Trimble GeoSpatial Division in das Trimble Portfolio integriert.
TopoSys ist ein führender Hersteller von Remote Sensing Systemen, bei denen mit Hilfe von luftfahrtgestützten LIDAR-Systemen und Zeilenkameras die Topographie vermessen und Orthobilder erstellt werden. Die Remote Sensing Systeme von TopoSys werden von Serviceunternehmen eingesetzt, die Geodaten mittels LIDAR und Photogrammetrie erfassen, genauso wie von staatlichen Behörden und Stadtverwaltungen, die Geodaten zur Verfügung stellen. Typische Anwendungen sind Kartierungen für den Küstenschutz, Hochwasserschutz, Stadtmodelle, Tagebau sowie Leitungs- und Trassenkartierung.

Die Übernahme von Definiens Earth Sciences beinhaltet die hochentwickelte Bildanalysesoftware eCognition®, eine Anwendung für die professionelle Auswertung von Geodaten. eCognition® wird von führenden Datenanbietern, Experten und Wissenschaftlern aus den Gebieten Stadtplanung, Land- und Forstwirtschaft, Energie, Versicherungen und Sicherheit genutzt. Die eCognition Software kann alle gängigen Datentypen, wie mittel- und hochauflösende Satellitenbilder, Luftbilder, Fotografie, Laser Scans, Radar- und Hyperspektraldaten analysieren.

Weitere Informationen:

TRMM Microwave Imager (TMI)

Passiver, mehrkanaliger Mikrowellen-Radiometer der Tropical Rainfall Measuring Mission, der so ausgelegt ist, dass er in einem breiten Streifen unterhalb des Satelliten quantitative Informationen über den Niederschlag und die beim Niederschlag freigesetzte Wärme in den Tropen und den Subtropen liefert.

Weitere Informationen:

TROCCINOX

Engl. Akronym für Tropical Convection, Cirrus, and Nitrogen Oxides Experiment; von der EU gefördertes und 14 teilnehmende europäische Institutionen umfassendes Forschungsprojekt zum besseren Verständnis der chemischen und physikalischen Prozesse im Bereich der tropischen Tropopause, welches für Vorhersagen zukünftiger Ozon- und Klimaänderungen unabdingbar ist.

Die wichtigsten wissenschaftlichen Ziele sind

  • den Kenntnisstand über von Blitzen in tropischen Gewittern produziertes NOx zu verbessern und dessen globalen Einfluß abzuschätzen
  • das Verständnis über die Budgets und den Transport anderer Spurengase (darunter Wasserdampf, Ozon und Halogene) und Partikel in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre im Zusammenhang mit tropischer tiefer Konvektion sowie grosskaligem Aufsteigen der Luft zu verbessern.

Diese wissenschaftlichen Ziele werden im Rahmen einer Feldkampagne in den Tropen verfolgt, während der Messungen auf verschiedenen räumlichen Skalen durchgeführt werden. Zwei mit Messgeräten ausgerüstete Flugzeuge, das russische Höhenflugzeug M-55 Geophysica und eine Falcon werden während Transferflügen nach Südamerika die grossskalige Struktur der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre vermessen. Während der intensiven Messkampagne von Französisch Guayana aus werden die Flugzeugoperationen mit detaillierten boden- und weltraumgestützten Messystemen koordiniert. Numerische Simulationen werden durchgeführt, um das Verständnis und die Quantifizierung der beobachteten Prozesse und deren globalen Auswirkungen zu verbessern.

Weitere Informationen:

Tropical Ocean-Global Atmosphere (TOGA)

Ein von folgenden Organisationen gemeinsam getragenes Forschungsprogramm: the United Nations World Meteorological Organization (WMO), the International Council of Scientific Unions (ICSU), the United Nations Educational, Scientific, and Cultural Organization (UNESCO), the  Intergovernmental Oceanographic Commission (IOC), and the ICSU Scientific Committee on Oceanic Research (SCOR). TOGA hat vier Hauptziele:

  • Sammeln und Katalogisieren von Beobachtungen über Atmosphäre und Ozean in den Tropen
  • Bewertung der Entwicklung des Systems tropischer Ozean/Atmosphäre in Echtzeit
  • Unterstützung für die Entwicklung von kurzzeitigen Klimavorhersagemodellen für die Tropen
  • Erforschung des Einflusses des Systems tropischer Ozean/Atmosphäre auf das Klima in höheren Breiten.

Die Feldexperimentphase des Programms fand von November 1992 bis Februar 1993 statt, wobei ozeanographische Spezialschiffe und Bojen, schiff-, flugzeug- und landgestützte Dopplerradargeräte sowie verschiedenste weitere Sensoren für in situ-Messungen zum Einsatz kamen.

Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM)

Ein im November 1997 gestartetes und 2015 beendetes gemeinsames Satellitenprogramm von NASA und NASDA (später der Nachfolgeorganisation JAXA). Das Ziel von TRMM war es, klimatologisch signifikante Daten zum tropischen und subtropischen Niederschlag über einen Zeitraum von mindestens drei Jahren hinweg zu erhalten. Da Niederschlag ein äußerst variables Phänomen ist, stellt sich eine adäquate Messung als sehr schwierig dar. TRMM entsprach den gewünschten Anforderungen, indem es den Niederschlag in einem 5x5-Grad-Gitternetz über 30 Tage hinweg mittelte. Die TRMM-Messungen liefern zusammen mit Wolkenmodellen auch genaue Schätzungen von der vertikalen Verteilung latenter Wärme in der Atmosphäre.

TRMM trug das erste im All eingesetzte Niederschlagsradar, das Daten für die Erzeugung von dreidimensionalen Bildern lieferte. Dies ermöglichte es Wissenschaftlern zum ersten Mal, die internen Strukturen von Stürmen zu sehen.

Abtastmuster von CERES u.a. Sensoren auf TRMM Abtastmuster von CERES u.a. Sensoren
auf TRMM

 

Im Verlaufe des Orbits bestreichen die Sensoren die Bodenspur von einer Seite zur anderen und messen dabei Energieparameter der Atmosphäre.

Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken

Quelle: NASA

 

Die noch bestehende Unsicherheit über die Menge und die Verteilung von Niederschlag, besonders in den Tropen, verhindert die Ermittlung des Massen- und Energieaustausches zwischen dem tropischen Ozean und der Atmosphäre. Da beide eng gekoppelt sind, haben Wolkenabstrahlung und Regen wahrscheinlich wesentliche Auswirkungen auf die Meereszirkulation und die marine Biomasse.

NASA und JAXA beendeten am 8. April 2015 die wissenschaftlichen Aufgaben und die Datenerhebungen von TRMM, nachdem die Treibstoffvorräte des Satelliten zu Ende gingen. Das Raumfahrzeug trat am 16. Juni 2015 über dem südlichen Indischen Ozean unkontrolliert in die Atmosphäre ein, wobei man davon ausgeht, dass der größte Teil (96 %) dabei verbrannte (Rainfall Spacecraft Re-enters Over Tropics).

Saisonale Schwingungen

Saisonale Schwingungen des tropischen Niederschlags

(über mehrere Jahre gemittelt)



Zu höher aufgelösten Teilbildern
unten auf den gewünschten Monat klicken:
Januar / Juli


Zu einer Animation auf die Grafik links klicken

Zu Textinformationen (englisch) hier klicken
Quelle: NASA

 

Zu den Sensoren der TRMM gehörten:

  • ein Niederschlagsradar
  • der TRMM Microwave Imager
  • ein Radiometer für den sichtbaren und den infraroten Spektralbereich
  • ein abbildender Sensor zur Blitzdarstellung
  • das Instrument CERES zur Messung der von Wolken und Erdoberfläche reflektierten Sonnenstrahlung

Weitere Informationen:

TUBITAK

Türk. Akronym für rkiye Bilimsel ve Teknolojik Arastirma Kurumu (Scientific and Technological Research Council of Turkey); Wissenschafts- und Technologieforschungsrat der Türkei.

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