Sentinel-1A High-End-Radar neue Ära der Erdüberwachung

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Die Vorbereitungen für den Start des Satelliten Sentinel-1A vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana sind in vollem Gange. Sein Radar stellt ein Novum für die Erdbeobachtung dar.

Mit an Bord wird das von Airbus Defence and Space gebaute Radarinstrument sein. Der Satellit, den Thales Alenia Space Italy als Hauptauftragnehmer führt, wird nach Plan am 03. April 2014 an Bord einer Sojus-Trägerrakete ins All gebracht. Der Start und Betrieb von Sentinel-1A läutet eine neue Ära der Erdbeobachtung ein.

Denn Sentinel-1A trägt ein Radar mit synthetischer Apertur (SAR), das aufgrund seiner kontinuierlichen Betriebsfähigkeit riesige Datenmengen erfassen kann. Trotz komplexer Datenkomprimierungsmechanismen muss das Kommunikationssystem des Sentinel-1-Satelliten in den nächsten sieben Jahren täglich bis zu 8.000 Gbit an Bilddaten übermitteln. Das entspricht etwa der Datenmenge von 200 DVDs. Allein für die Übertragung dieser Datenmengen sind neue Technologien erforderlich. So kommt hierzu neue Laser-Terminals zum Einsatz, die die Daten optisch und damit viel schneller übertragen können als herkömmlicher Funk.

Elektronische Strahlschwenkung aus 280 Sendern

Die SAR-Antenne besteht dazu aus fünf Paneelen. Vier davon werden für den Satellitenstart an die Satellitenseiten angeklappt und erst im Orbit ausgefahren und entfaltet. Die Paneele sind mit 280 dual polarisierten kleinen Sendern ausgestattet, die insgesamt Funksignale von etwas mehr als fünf kW liefern. Diese von Thales Alenia Space gelieferten Sende-/Empfangselemente ermöglichen eine elektronische Strahlschwenkung.

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Durch Steuerung des Strahls über ein Beobachtungsgebiet in mehreren 80 Kilometer breiten, nebeneinander liegenden Streifen lassen sich die erfassten Bilddaten zu hochaufgelösten Bildern mit Streifenbreiten von bis zu 400 Kilometern zusammensetzen. Zusätzlich zur komplexen technischen Aufgabe, eine hochstabile Struktur für die 800 Kilogramm schwere Antenne zu fertigen, stellte die hohe Sendeleistung große Herausforderungen an die wärmetechnische Auslegung der Struktur.

Fokussiergenauigkeit 2,5 Meter aus 1.000 Kilometern Entfernung

Das SAR-Elektroniksubsystem der SAR-Antenne sorgt für die Antennensteuerung sowie für das komplexe Timing und die Kontrolle des Radars zur Erzeugung von hochstabilen Radarsignalen. Weitere Aufgaben des Systems sind Synchronisierung und Bildkontrolle. So muss das Radar bei einer Geschwindigkeit von sieben Kilometern pro Sekunde einen Bildpunkt in einem 400 Kilometer breiten Aufnahmegebiet aus einer Entfernung von fast 1.000 Kilometern mit einer Genauigkeit von 2,5 Metern erfassen können.

Für das Radarinstrument haben die Teams von Space Systems in Friedrichshafen die 12,3 Meter mal 0,9 Meter große Antenne gefertigt und getestet. Das daran angeschlossene in Portsmouth (Großbritannien) gebaute Elektroniksubsystem sorgt für Signalverarbeitung, Timing und Systemkontrolle. Mit Sentinel-1B soll ein Zwilling des SAR-Radarsatelliten Sentinel-1A voraussichtlich Ende nächsten Jahres gestartet werden. Zusammen bilden sie das Europäische Radarobservatorium – eine Satellitenkonstellationen im polaren Orbit, die rund um die Uhr und unter allen Wetterbedingungen Bilder (mit verbesserter Wiederholrate und somit verbesserten Reaktionszeiten) für Marine-, Landbeobachtungs- und Notfalldienste erzeugt.

Radar-Netz um die Erde wird dichter

Die beiden SAR-Instrumente, die die hohe Flexibilität und Leistungsfähigkeit dieser Satelliten gewährleisten, wurden von Airbus Defence and Space entwickelt, einem Unternehmen, das auf eine lange Tradition im Bau von Radarinstrumenten zur Erdbeobachtung für die ESA zurückblicken kann. Airbus Defence and Space war Hauptauftragnehmer der europäischen Satelliten ERS-1/ERS-2 (Start 1991 bzw. 1995) und Envisat (Start 2001) und war zudem für die Entwicklung und den Bau der Radarnutzlasten AMI (ERS), ASAR (Envisat) und ASCAT (MetOp) zuständig. Zudem war Airbus Defence and Space Hauptauftragnehmer für die deutschen Radarsatellitenprogramme TerraSAR-X und TanDEM-X.