TanDEM-X & Tandem-L: 3D-Radaraufnahmen revolutionieren die Umwelt- und Klimaüberwachung

Abstract

Als der Radarsatellit TanDEM-X am 21. Juni 2010 startete, begann eine neue Ära in der Radarfernerkundung. Seit er im engen Formationsflug mit seinem drei Jahre älteren „Zwilling“ TerraSAR-X die Erde umkreist, bilden die beiden Satelliten ein bistatisches Single-Pass-Interferometer im All. Der Abstand zwischen den Zwillingssatelliten variiert je nach Missionsphase zwischen mehreren Kilometern und zeitweise nur 120 Metern. Das ermöglicht den Radarsensoren eine 3D-Sicht auf die Erde und die dreidimensionale Erfassung der Geländestruktur mit nur einem Überflug – eine in dieser Realisierung bislang weltweit einzigartige Weltraummission. Die daraus abgeleiteten Höhenmodelle stellen eine unentbehrliche Grundlage für viele kommerzielle Anwendungen und wissenschaftliche Fragestellungen dar. Die Mission TanDEM-X liefert so wertvolle Beiträge zu gesellschaftlich relevanten Themen wie beispielsweise Umweltschutz und Auswirkungen des Klimawandels und gewinnt mit zunehmender Dauer weiter an Wert. TanDEM-X demonstrierte in beeindruckender Weise die einzigartigen Möglichkeiten der bistatischen Interferometrie mit Radarsensoren. Als Nachfolgemission zu TanDEM-X hat das DLR in den letzten Jahren die bistatische L-Band-Mission Tandem-L entworfen, die in der Lage ist, die Landmasse der Erde im Wochenrhythmus abzubilden. Neben der innovativen, hochleistungsfähigen Abbildungstechnik spielen hier die unterschiedlichen Wellenlängen der gesendeten Radarsignale eine entscheidende Rolle: Während die von TanDEM-X im sogenannten X-Band erzeugten Radarwellen mit einer Wellenlänge von etwa drei Zentimetern im Wesentlichen an der Oberfläche von Vegetation reflektiert werden, durchdringen L-Band-Signale mit etwa 25 Zentimeter Wellenlänge das gesamte Vegetationsvolumen bis zum darunterliegenden festen Boden. Ein bistatisches L-Band-System ermöglicht damit eine tomographische Erfassung von Waldgebieten und die Abbildung der 3D-Struktur als Voraussetzung für eine präzise Bestimmung der globalen Biomasse und ihrer Veränderung, eine zentrale und bisher nur unzureichend bekannte Größe im Kohlenstoffkreislauf. Die Mission Tandem-L wird neue Maßstäbe in der Erdbeobachtung setzen, den globalen Wandel mit einer neuen Qualität beobachten und wichtige politische Handlungsempfehlungen ermöglichen. Tandem-L ist ein Missionsvorschlag, der bereits in diversen Machbarkeits- und Spezifikationsstudien mit der deutschen Raumfahrtindustrie genau untersucht wurde. Im Falle einer Genehmigung könnten die Satelliten in ca. 5 - 6 Jahren gestartet werden.