Landsat 9

Landsat 9 ist der neueste amerikanische Erdbeobachtungssatellit der Landsat-Reihe. Die NASA war für den Bau, den Start und die Erprobung des Systems verantwortlich, während der United States Geological Survey (USGS) seine Daten verarbeitet, archiviert und verteilt. Ein vergleichbarer Satellit ist der europäische Sentinel-2.

Der Satellit setzt die entscheidende Rolle des Landsat-Programms bei der Überwachung, dem Verständnis und der Bewirtschaftung der Bodenressourcen, die zur Erhaltung des menschlichen Lebens benötigt werden, fort. Die derzeit zunehmenden Veränderungen der globalen Landbedeckung und Landnutzung haben schwerwiegende Folgen für Wetter- und Klimawandel, Funktion und Leistungen des Ökosystems, für Kohlenstoffkreislauf und -sequestrierung, Ressourcenmanagement, die nationale und globale Wirtschaft, die menschliche Gesundheit und Gesellschaft. Landsat ist das einzige US-Satellitensystem, das entwickelt und betrieben wird, um die globale Landoberfläche in einem mittleren Maßstab zu beobachten, der sowohl natürliche als auch vom Menschen verursachte Veränderungen zeigt.

Da die Reduzierung des Risikos für eine Landsat-Datenlücke eine hohe Priorität des US Sustainable Land Imaging Program hat, stellt Landsat 9 einen Nachbau von Landsat 8 dar, so dass er so schnell wie möglich gestartet werden konnte. Der Start erfolgte im September 2021 von der Vandenberg Air Force Base, Kalifornien, mit einer United Launch Alliance Atlas V 401 Rakete. Nach seinem Start schwenkte Landsat 9 in die frühere Umlaufbahn von Landsat 7 ein, der 2022 außer Dienst gestellt wird. Landsat 9 wird die Erde alle 16 Tage in einem 8-tägigen Versatz mit Landsat 8 abbilden. Landsat 9 wird bis zu 750 Szenen pro Tag sammeln, und mit Landsat 8 werden die beiden Satelliten das USGS Landsat-Archiv um fast 1.500 neue Szenen pro Tag erweitern.

Faktenüberblick:

• Wissenschaftliche Instrumente: OLI-2; TIRS-2
• Räumliche Auflösung: 15 m (PAN), 30 m (VIS – SWIR)
• vorgesehene Lebensdauer: 5 Jahre
• Hersteller: Northrop Grumman Innovation Systems (NGIS)
• Bilddaten: > 700 Szenen pro Tag
• Startdatum: 27. September 2021
• Startrakete: United Launch Alliance Atlas V 401
• Orbit: polnah, sonnensynchron, Höhe 705 km (Apog.: 704 km, Perig.: 701 km)
• Bahnneigung: 98.2˚
• Orbits pro Tag: 14
• Wiederholrate: 16 Tage
• Geschwindigkeit des Satelliten: 26.972 km/h
• Datenpolitik: frei und offen

Der Satellit bewegt sich auf einer polaren, sonnensynchronen Erdumlaufbahn. Eine Eigenschaft dieser Umlaufbahn ist, dass der Satellit einen Punkt auf der Erde jeden Tag zur selben Zeit passiert. Deshalb werden solche Erdumlaufbahnen häufig für meteorologische Satelliten und Erdbeobachtungssatelliten genutzt. Die beiden Instrumente (OLI-2; TIRS-2), auf Landsat 9 wie auf Landsat 8, werden den gesamten Schwadstreifen gleichzeitig betrachten und wie ein Schubbesen ("pushbroom") Datenstreifen bilden. Dieses Verfahren benötigt keine beweglichen Teile und gibt den Sensoren eine längere Nutzungszeit. Das Pushbroom-Instrument ist kleiner und leichter als bisherige Whiskbroom-Instrumente, aber seine Kalibrierung ist angesichts der großen Anzahl von Detektoren viel komplexer.

Vergleich der Spektralbänder auf Landsat-Satelliten Dieses Bild zeigt die Bandpass-Wellenlängen für die Sensoren auf Landsat 1-9. *Landsat MSS = die angezeigten Nummern gelten für Landsat 4 und Landsat 5; die Bandnummern für Landsat 1-3 sind 4, 5, 6 und 7. Quelle: NASA

Landsat-9 Bandbezeichnungen

Was die Bandbezeichnungen betrifft, so kann man die Instrumente von Landsat 9 als eine Kopie von Landsat 8 betrachten. Allerdings gibt es einige Verbesserungen bei der radiometrischen Auflösung, wie in der Tabelle beschrieben.

Die Sensoren von Landsat 9

Landsat 9 verfügt über die gleichen Instrumente wie Landsat 8, allerdings mit einigen Verbesserungen. Zuvor konnte die 12-Bit-Auflösung von Landsat-8 zwischen 4 096 Abstufungen einer bestimmten Wellenlänge unterscheiden (und nur 256 Abstufungen bei Landsat-7). Die 14-Bit-Auflösung von Landsat-9 bietet 16.384 Abstufungen, was eine erhebliche Verbesserung darstellt.

Der andere große Unterschied ist eine Verbesserung des thermischen Infrarotsensors (TIRS-2). Da TIRS-2 die Menge an Streulicht reduzieren kann, verbessert dies die atmosphärische Korrektur und führt wiederum zu besseren Messwerten für die Oberflächentemperatur.

Die Verbesserungen beziehen sich auf:

• Operational Land Imager-2 (OLI-2) für Reflexionsbanddaten.
• Thermal Infrared Sensor-2 (TIRS-2) für die thermischen Infrarotbänder.
• OLI-2 hat ein etwas besseres Signal-Rausch-Verhältnis als der OLI von Landsat 8.
• Der TIRS-2 von Landsat 9 ist ein Klasse-B-Instrument mit einer Lebensdauer von fünf Jahren und einer wesentlichen Verbesserung der Streulichtkorrektur, ein Problem, das beim TIRS von Landsat 8 entdeckt wurde (der TIRS von Landsat 8 ist ein Klasse-C-Instrument mit einer Lebensdauer von drei Jahren).

Wie ein Pushbroom-Instrument ein Bild erzeugt Lineare Detektoranordnungen, wie die in den Landsats 8 und 9, nehmen Bilddaten quer zur Flugrichtung über einen gesamten Bildstreifen hinweg auf einmal auf. Quelle: NASA

Zeitplan für die Bildgewinnung von Landsat-8 und Landsat-9

Die Satelliten Landsat 8 und Landsat 9 umkreisen die Erde in einer Höhe von 705 Kilometern in einer 185-Kilometer-Schwade und bewegen sich von Norden nach Süden über die sonnenbeschienene Seite der Erde in einer sonnensynchronen Umlaufbahn, die dem Weltreferenzsystem (WRS-2) folgt. Jeder Satellit durchläuft alle 99 Minuten eine komplette Umlaufbahn, absolviert etwa 14 volle Umläufe pro Tag und überquert jeden Punkt der Erde einmal in 16 Tagen.

Die Satellitenumlaufbahnen sind so versetzt, dass sie eine 8-tägige Wiederholung der Abdeckung eines beliebigen Landsat-Szenengebiets auf dem Globus ermöglichen. Zwischen den beiden Satelliten werden dem USGS-Archiv jeden Tag etwa 1.500 Szenen hinzugefügt. Die Daten der neuen Aufnahmen stehen innerhalb von 6 Stunden nach der Erfassung zum Download bereit.

Die Satelliten überqueren den Äquator bei jedem Überflug auf dem absteigenden (Tages-)Knoten von Norden nach Süden zu einer Zeit, die eine maximale Ausleuchtung bei minimaler Wasserdampfbildung (Dunst und Wolkenbildung) ermöglicht. Landsat 8 und Landsat 9 überqueren den Äquator um 10:00 Uhr +/- 15 Minuten (mittlere Ortszeit) auf ihren jeweiligen Umlaufbahnen.

Die Satelliten Landsat 8 und Landsat 9 erfassen die Daten gemäß ihrem jeweiligen Langzeit-Erfassungsplan (LTAP) unter Berücksichtigung von Parametern wie Saisonalität, Landdefinition, früherer Wolkenbedeckung, Verstärkungseinstellungen und Sonnenwinkel.

Landsat 9 hat wie Landsat 8 eine höhere Bildgebungskapazität als frühere Landsats haben, so dass mehr wertvolle Daten in das Archiv weltweiter Landsatdaten aufgenommen werden können. Landsat 8 hatte nach 4,5 Jahren Datenerfassung bereits über eine Million Bilder in das Archiv aufgenommen - das sind 14,8 Prozent der gesamten 45-jährigen Landsat-Datenerfassung - und jeden Tag fügt Landsat 8 ca. 700 weitere Szenen hinzu. Landsat 9 wird wie Landsat 8 sowohl radiometrisch als auch geometrisch besser sein als die Landsats der früheren Generationen.

Was die längerfristige Zukunft von Landsat betrifft, so haben die NASA und der USGS erste Planungen für eine Nachfolgemission von Landsat 9 (genannt "Landsat Next") eingeleitet. Es wurden Entwürfe für die Anforderungen an Landsat Next veröffentlicht, die bis zu 25 Spektralbänder, eine höhere räumliche Auflösung (bis zu 10 m) und verbesserte Wiederbesuchsfrequenzen umfassen.

Weitere Informationen:

• Landsat 9 (NASA)
• Landsat 9 (USGS)
• Landsat-9 (eoPortal Directory)
• Landsat-9 Overview (NASA GSFC)
• Landsat 9 to Further NASA’s Food Security Missions (NASA)
• NASA and USGS Launch Landsat 9 (NASA Earth Observatory)
• Landsat Aquisitions (USGS)