Der Kleinsatellit BIROS in der FireBIRD Mission

Abstract

Dieser Bericht enthält eine detaillierte Abhandlung des gesamten Entwicklungsprozesses des Bi-spektralen Infrarot-Optischen Systems (BIROS) in der FireBIRD Mission, beginnend mit der wissenschaftlichen Aufgabenstellung zur Detektion und Bewertung von Hochtemperaturereignissen (HTE) aus dem Weltraum über die Auslegung des IR-Kamerasystems als primäre Nutzlast von BIROS, seiner Sekundärnutzlasten, des BIROS Satellitenbusses, dem Nutzerinterface zur Datenanforderung bis hin zu ausgewählten Anwendungsbeispielen der FireBIRD Datenprodukte. Es wird neben der technischen Beschreibung der Subsysteme des Satelliten und der bi-spektralen IR-Kamera, mit Bändern im mittleren Infrarot (MIR) und im thermalenInfrarot (TIR) die adaptive Anpassung der radiometrischen Dynamik der IR-Signaltrakte erklärt. Diese stellt ein Alleinstellungsmerkmal dar im Hinblick auf die bildhafte Erkennung und Bewertung von Feuern oder heißer Lava, welche Temperaturen zwischen 300 °C und 1300 °C erreichen, im sogenannten Sub-Pixelbereich. Anhand von verschiedenen Anwendungsbeispielen wird aufgezeigt, dass mit der IR-Kamera kleine Feuer von nur 10 m2 Ausdehnung zu erkennen sind und gleichzeitig bei der Beobachtung von riesigen Busch-bränden oder groß- flächigen Lavaströmen die IR-Kamera Signaltrakte nicht 'in die Sättigung' gehen, d.h. das Feuersignal nicht begrenzen. Aus der Beobachtung HTE einerseits und von NormalTemperatur-Phänomenen (NTP) konnten die adaptiven Dynamikbereiche für die MIR- und TIRBänder der Kamera nachgwiesen werden, die von keinem anderen IR-Kamaerasystem eines Kleinsatelliten bekannt sind. Die mit BIROS gesammelten Erfahrungen erlauben Schlussfolgerungen für zukünftige Kleinsatellitenmissionen zur räumlich und radiometrisch höher auflösenden Erdbeobachtung im MIR und TIR.