Lexikon der Fernerkundung

Early Bird

  1. Offiziell unter der Bezeichnung Intelsat-1 geführt, der weltweit erste kommerzielle, von der Hughes Aircraft Company gebaute Kommunikationssatellit. Er wurde 1965 auf seine geostationäre Umlaufbahn gebracht.
    Weitere Informationen: Intelsat-1

  2. Wegen abgebrochenem Kontakt vier Tage nach dem Start (24.12.1997) gescheiterte Mission der Fa. Earth Watch. EarlyBird (Schreibweise!) hätte als erstes ziviles Erdbeobachtungssystem mit 3m-Pixeln im PAN-Bereich aufwarten können.

EARSC

Engl. Akronym für European Association of Remote Sensing Companies, die European Association of Remote Sensing Companies (EARSC) ist ein Industrieverband mit dem Ziel, das Wachstum des Dienstleistungssektors Erdbeobachtung (EO) zu fördern.

Der Verband unterhält enge Beziehungen zu den wichtigsten europäischen Institutionen, darunter die Europäische Kommission, das Europäische Parlament, die Europäische Umweltagentur und andere Agenturen, EUMETSAT, die ESA und nationale Weltraumagenturen sowie globale Gremien wie GEO (Group on Earth Observations), die eine einheitliche Stimme in umfassenderen europäischen und globalen Fragen von Bedeutung für den Industriesektor bieten. Die EARSC unterhält auch Verbindungen zu einer Reihe anderer Dachorganisationen auf europäischer und nationaler Ebene. Wir arbeiten mit Eurogi (als Beobachter-Mitglied), Eurisy, Eurospace, NEREUS in Brüssel und mit nationalen Verbänden zusammen, soweit diese existieren. Wo es keinen nationalen Verband gibt, handeln wir manchmal auch im Namen eines nationalen Unternehmensclusters, um sie bei der nationalen Politik, den Strategien und der Vernetzung zu unterstützen.

Weitere Informationen:

Earth Explorer

Bezeichnung für einen Teil des ESA-Programms Living Planet zur Erderforschung. Diese sog. Entdecker-Missionen (Earth Explorer) der ESA nehmen die zunehmenden Veränderungen des Erdsystems insbesondere Klimawandel und Wetterextreme sowie Veränderungen der Umwelt ins Visier. Sie sind Bausteine des Rahmenprogramms Earth Observation Envelope Programme (EOEP) als technologischem Brutkasten und Rückgrat der wissenschaftlichen Erdbeobachtung in Europa. Sowohl die Wettersatelliten der Europäischen Organisation für meteorologische Satelliten (EUMETSAT) und die meisten ihrer Messinstrumente wie auch die Wächter- (Sentinel) Satelliten des Copernicus-Programms haben ihre Ursprünge in den bisherigen EOEP-Entwicklungen.

Nun erhält dieses Fundament mit FutureEO einen Nachfolger, der die Zukunft der modernen Erdbeobachtung einläuten wird. Verstärkt verfolgt werden New-Space-Ansätze also kleinere, agile kommerzielle Entwicklungen und innovative Technologie eingesetzt. So sollen zum Beispiel neue Algorithmen wie Künstliche Intelligenz (KI) und Maschinelles Lernen dabei helfen, Erdbeobachtungsdaten schneller als zuvor auszuwerten. Hier haben auch kleine und mittlere Unternehmen (KMU) sowie Start-ups eine Chance, in Europas Raumfahrtwelt Fuß zu fassen. Damit passt die Neuausrichtung des Programms ideal in die Hightech-, die Mittelstands- und die Nachhaltigkeitsstrategie sowie die Gründungsoffensive GO der Bundesregierung. Die mit modernster Technologie bestückten Entdecker-Satelliten sind die Basis des von Wissenschaftlern formulierten Forschungsprogramms Living Planet der ESA. Dazu werden Wissenschaftler regelmäßig aufgerufen, Vorschläge für die nächsten Missionen zu unterbreiten und sich an der Auswahl zu beteiligen. Viele dieser Missionen sind unter deutscher wissenschaftlicher und industrieller Führung sowie mit attraktiven Arbeitspaketen deutscher Industrie und Forschergruppen entstanden. Entscheidend hierbei war und ist die traditionell auch finanziell hohe deutsche Beteiligung und die zusätzliche Nutzung von Entwicklungen aus dem nationalen Raumfahrtprogramm mit hoher Wertschöpfung. So hat auch Deutschland mit dazu beigetragen, dass laut einer Studie von PricewaterhouseCoopers jeder in EOEP investierte Euro vier Euro an gesellschaftlichem Nutzen erzeugt. Mit der hohen Zeichnung in Höhe von 170 Millionen Euro können die deutsche Spitzenstellung und der Zugang zu strategischen Schlüsseltechnologien in Zukunft weiter ausgebaut werden. (COUNTDOWN 2019)

Die erste Earth Explorer-Mission erfolgte im März 2009 mit dem Start von GOCE (Vermessung des irdischen Schwerefeldes). Als nächste Mission folgte SMOS im November 2009. Er soll Daten über die Bodenfeuchte und den Salzgehalt der Meere liefern. Im Frühjahr 2010 erfolgte der Start des Eis-Satelliten CryoSat-2, dessen erste Version beim Start vernichtet wurde.

SWARM startete im November 2013, eine Mission zur Ermittlung von hochpräzisen Informationen über Stärke und Richtung des irdischen Magnetfeldes.
ADM-Aeolus, eine Mission zur Messung von Windprofilen im weltweiten Maßstab wird Mitte 2018 folgen. 2019 soll die EarthCare-Mission folgen, die zu einem besseren Verständnis des Zusammenspiels von Wolken, Aerosol und Strahlung im Klimageschehen beitragen soll.

Weitere Missionen befinden sich im Planungs- und Entscheidungsstadium. Dazu gehört Biomass als siebte Earth Explorer-Mission (Start nicht vor 2022), die mit bislang beispielloser Genauigkeit die Biomasse und den in den Wäldern der Erde gespeicherten Kohlenstoff messen kann. Im Oktober 2015 wurde FLEX als achte Earth Explorer Mission ausgewählt (Start nicht vor 2022). Mit Hilfe eines abbildenden Spektrometers soll hierbei die von Pflanzen ausgestrahlte Lichtmenge gemessen werden.

ESA-Satellitenreihe 'Earth Explorers' ESA's Earth Explorers Satellites (Auswahl)

Künstlerische Darstellung der ESA-Satellitenreihe 'Earth Explorers':

  • Die Schwerefeld-Mission GOCE, gestartet am 17. 3. 2009
  • die Magnetfeld-Mission SWARM, gestartet am 22. 11. 2013
  • die Wind-Mission ADM-Aeolus, gestartet 2018
  • die Eis-Mission CryoSat-2, gestartet am 8. 4. 2010
  • die Wolken-, Aerosol- und Strahlungsmission EarthCARE, geplanter Start 2022
  • die Wasser-Mission SMOS, gestartet am 2. 11. 2009
  • die ESA-Waldmission Biomass, geplanter Start 2023
  • die ESA-Photosynthese-Mission FLEX, geplanter Start 2024
  • die Mission zur ausgehenden Strahlung im fernen Infrarot, FORUM, geplanter Start 2026
Quelle: ESA

Weitere Informationen:

Earth Observation Center (EOC)

Institutsverbund im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Es ist eine national und international tätige Forschungs- und Entwicklungseinrichtung in der angewandten Erdbeobachtung. Es wird gebildet vom Institut für Methodik der Fernerkundung (IMF) und dem Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) und ist das Kompetenzzentrum für Erdbeobachtung in Deutschland. Die Institute IMF und DFD sind die führenden nationalen Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen in der Erdbeobachtung mit staatlicher Finanzierung. Die tragenden Kapazitäten des DFD sind gleichermaßen betriebliche Aufgaben (eigenes Zentrum für satellitengestützte Kriseninformation, Deutsches Satellitendatenarchiv, internationale Empfangseinrichtungen) und die Anwendung der Fernerkundung mit Schwerpunkt Landoberfläche, Atmosphäre und zivile Kriseninformation. Die Schwerpunkte des IMF liegen im wissenschaftlichen Bereich (Algorithmenentwicklung, Bildverarbeitung, Produktentwicklung).

Die wichtigsten Aufgaben des EOC sind:

Ausrichtung der Institute im Earth Observation Center:

Das IMF befasst sich primär mit Themen der sensorbezogenen Algorithmen- und Verfahrensentwicklung, während das DFD auf die Entwicklung kundenspezifischer Produkte abzielt.

Das EOC unterstützt DLR-intern, national und international geo- und atmosphärenwissenschaftliche Forschungsprojekte durch die Entwicklung und Bereitstellung der benötigten Daten und Information. Zur Erfüllung dieser interdisziplinär angelegten Aufgabe setzt das EOC sowohl physikalisches, mathematisch/informationstechnisches und ingenieurwissenschaftliches als auch fachspezifisches Know-how ein.

Standorte:

Zusätzlich Arbeitsgruppen (insgesamt ca. 40 Mitarbeiter) an den DLR-Kooperationslehrstühlen:

Weitere Informationen:

Earth Observing System (EOS)

Erdbeobachtungsprogramm der NASA. Programmziele sind die Langzeitbeobachtung des Klimas, der marinen und terrestrischen Ökosysteme sowie der Aufbau eines unterstützenden Informationssystems, das nötig ist, um zu einem umfassenden Verständnis der Erde als System zu gelangen. EOS besteht aus einer Serie von klein- bis mittelgroßen Satelliten auf polarer Umlaufbahn, die seit 1999 das Kernstück des Earth Science Enterprise (ESE) der NASA darstellen.

EOS wurde in den 80er-Jahren mit dem Ziel ins Leben gerufen, lange koordinierte Beobachtungszeitreihen ausgewählter Global Change Parameter zu generieren, deren gemeinsame Analyse zu einem vertieften Verständnis des Systems Erde beitragen sollte. Die Zielparameter des EOS-Systems wurden in Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Gremien ausgewählt, um die folgenden sieben Forschungsbereiche mit relevanten Informationen zu bedienen:

  1. die Analyse von Strahlung, Wolken, Wasserdampf und Niederschlag
  2. die Messung von Ozeanparametern
  3. die Studie von Treibhausgasen
  4. Oberflächenhydrologie und Ökosystemprozesse
  5. die Beobachtung von Gletschern, des Meereises und der polaren Eiskappen
  6. die Analyse von Ozon und Stratosphärenchemie
  7. das Studium von Vulkanen und Klimaeffekten von Aerosolen

Diese Beobachtungsprioritäten werden bis heute von allen EOS-Sensoren erfüllt.Sie sollen die wissenschaftlichen Grundlage schaffen für gut begründete Entscheidungen im Umweltschutz und beim Umgang mit natürlichen Ressourcen.

Um die Beobachtungen aller Sensoren des EOS System gemeinsam verarbeiten zu können, sind die Satellitenorbits und Aufnahmezeitpunkte der EOS Satelliten in bemerkenswerter Weise aufeinander abgestimmt. So wurden die Sensoren des EOS-Systems und von anderen Programmen in zwei Konstellationen aufgeteilt, welche die Erde entweder zur Morgenstunde (etwa 10:30) oder zum frühen Nachmittag (etwa 13:30) nahezu simultan abtasten. Von besonderer Relevanz ist dabei die Nachmittagskonstellation (auch als "Afternoon Train" oder "A-Train" bekannt), dessen gegenwärtig sechs Sensoren (Aqua, Aura, CALIPSO, CloudSAT, GCOM-W1, OCO-2) nahezu simultane Beobachtungen von Albedo, Oberflächentemperatur, Vegetation, Ozeancharakteristiken und atmosphärischen Prozessen global bereitstellen. Alle Daten des Systems sind international frei verfügbar und haben maßgeblich zu unserem heutigen Verständnis des Systems Erde beigetragen

Folgende, 2017 aktive Missionen sind Teil von EOS:

Weitere Informationen:

Earth Online

Earth Online präsentiert Nachrichten und Informationen über die Aktivitäten der Europäischen Weltraumorganisation im Bereich der Erdbeobachtung. Die Website bietet Informationen über die Erdbeobachtungsdaten der ESA sowie über die Satellitenmissionen und Instrumente, die diese Daten sammeln.

Earth Online richtet sich an Nutzer von Erdbeobachtungsdaten, aber auch an Organisationen und Einzelpersonen, die ein besonderes Interesse an der Erdbeobachtung haben, und bietet außerdem die neuesten technischen Nachrichten über die ESA und Drittmissionen (TPM), Workshops und viele weitere Themen. Durch Vereinbarungen mit anderen Weltraumorganisationen bietet die ESA im Rahmen des TPM-Programms Datenprodukte von über 40 internationalen Missionen an.

So ist Earth Online die Anlaufstelle für wissenschaftlich-technische Informationen über Erdbeobachtungsaktivitäten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Das Webportal bietet eine große Menge an Inhalten, die über mehr als ein Jahrzehnt gewachsen sind und gesammelt wurden: Detaillierte technische Informationen über Erdbeobachtungsmissionen; Satelliten und Sensoren; EO-Datenprodukte und -dienste; Online-Ressourcen wie Kataloge und Bibliotheken; Anwendungen von Satellitendaten; Zugang zu werbewirksamen Satellitenbildern. Nachdem die beiden Hauptportale der ESA-Erdbeobachtung - Earth Online (earth.esa.int) und das Principal Investigator's Portal (eopi.esa.int) - 10 Jahre lang an verschiedenen Standorten betrieben wurden, sind sie nun auf eine neue Plattform umgezogen. Die technischen und wissenschaftlichen Nutzergemeinschaften der ESA-Erdbeobachtung werden von nun an über ein einziges Portal bedient, das eine moderne und benutzerfreundliche Schnittstelle zu unseren Diensten und Daten bietet.

Earth Online enthält die Website Informationen, die bis zum ersten EO-Programm der ESA - ERS (European Remote Sensing) - zurückreichen, über die derzeit laufenden Missionen wie CryoSat, SMOS und SWARM bis hin zu den neuesten Missionen, die sich in der Entwicklung befinden, wie Biomass, EarthCARE und FLEX.

Earth Online Startseite Earth Online Startseite

Earth Online bietet eine große Menge an Inhalten, die über einen Zeitraum von etwa zwei Jahrzehnten zusammengetragen wurden, darunter: ausführliche technische Informationen über Erdbeobachtungsmissionen, Informationen über Satelliten und Sensoren, Erdbeobachtungsdatenprodukte und -dienste, Online-Ressourcen wie Kataloge und eine Bibliothek, Anwendungen von Satellitendaten und Zugang zu Werbe-Satellitenbildern.

Quelle: ESA

Es bietet auch Zugang zu TellUS, einem Portal für die Verwaltung von Diensten und einer Plattform für die Nutzer von Erdbeobachtungsdaten der ESA, die es den Nutzern ermöglicht, die Wissensdatenbank der ESA zu erkunden, Dienste anzufordern und Probleme an das Earth Observation Help and Order Desk (EOHelp) der ESA zu melden sowie ihren Status abzufragen.

Zu den zahlreichen Diensten gehört auch EO-CAT, das Erdbeobachtungssystem der nächsten Generation, das für die Verwaltung von Erdbeobachtungsdiensten für Endnutzer entwickelt wurde. Mit den generischen Katalogdiensten kann man die Metadaten und Bilder von Erdbeobachtungsdaten durchsuchen, die von verschiedenen Satelliten erfasst wurden.

Seit Januar 2012 sind auch alle Informationen für die Principal Investigators (PIs) integriert, d. h. für die Wissenschaftler, die als erste mit der Untersuchung der optimalen Nutzung der Daten und ihrer Anwendungen betraut wurden, einschließlich einer Komponente zur Verwaltung von Arbeitsabläufen (PI-Workflow), die für die Bearbeitung spezieller Anfragen für den Zugang zu Erdbeobachtungsdaten sowie für die Verbreitung von Forschungsergebnissen auf der Grundlage dieser Daten verwendet wird.

Darüber hinaus enthält die Website Einzelheiten zu den seit 1998 durchgeführten boden-, schiffs-, ballon- und flugzeuggestützten Kampagnen sowie Kleinsatelliten-Feldexperimenten, von denen viele die Entwicklung künftiger Missionen oder die Validierung von Instrumenten an Bord laufender Satelliten unterstützen.

Weitere Informationen:

Earth Probe (TOMS/EP)

1996 gestarteter Satellit der NASA mit dem Instrument TOMS zur täglichen und weltweiten Messung des atmosphärischen Ozons. Daneben zeichnet TOMS Schwefeldioxid-Emissionen von Vulkanausbrüchen auf. Man hofft mit diesen Daten die gleichzeitig ausgestoßenen Aschewolken besser aufspüren zu können. Mögliche Gefährdungen des Luftverkehrs können so vermieden werden. Die Mission wurde 2006 beendet.

Earth Probes

Aufgabenspezifische Satelliten und Instrumente die zur Datengewinnung durch die NASA vor dem Start der EOS-Missionen ins All geschossen wurden. Sie sind kleiner als die EOS-Satelliten und sollen deren breites Spektrum von Umweltbeobachtungen mit eng begrenzten Aufgaben ergänzen. Dazu gehört der Niederschlag in den Tropen (TRMM), die Produktivität der Ozeane (SeaWiFS), das atmosphärische Ozon (TOMS) und die meeresnahen Winde (NSCAT).

Earth Radiation Budget Experiment (ERBE)

Ein Experiment von NASA und NOAA zur Erhebung von Daten, mit denen der durchschnittliche Strahlungshaushalt der Erde untersucht und der Energietransport vom Äquator zu den Polen bestimmt wurden. Dazu wurden drei Satelliten auf verschiedenen Umlaufbahnen eingesetzt: der Earth Radiation Budget Satellite, ERBS (Start im October 1984), NOAA-9 (Start im December 1984), and NOAA-10 (Start im September 1986).

Weitere Informationen:

Earth Resources Observation and Science (EROS) Center

Das Earth Resources Observation and Science (EROS) Center des USGS verarbeitet und vertreibt Daten von Landsat und andere Erdbeobachtungssatelliten sowie andere Formen von geographischen Informationen. Es verwaltet und unterhält ein nationales Archiv von Fernerkundungsdaten und wissenschaftlichen Informationen.
Viele Daten werden kostenlos über das Internet vertrieben (z.B. MODIS oder LANDSAT), andere sind kostenpflichtig. Die Zentralen Datenkataloge bzw. Downloadportale des EROS Data Centers sind das EOS Data Gateway und der Earth Explorer.

Weitere Informationen:

Earth Science Enterprise (ESE)

Internationales Forschungsprogramm mit dem Ziel, die Umwelt unserer Erde als ein System zu begreifen. Eine der wichtigsten Herausforderungen für ESE ist es, den globalen Wandel zu beobachten, verstehen, modellieren, bewerten und schließlich vorherzusagen. Die Beschäftigung mit dieser Aufgabe wird dazu beitragen, die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf unsere Umwelt (z.B. Waldrodung, Verbrauch fossiler Brennstoffe) zu beurteilen und anthropogene Veränderungen von den Auswirkungen natürlicher Ereignisse (Vulkanausbrüche, Erosion) unterscheiden zu lernen.

ESE benutzt raumfahrt-, flugzeug- und bodengestützte Messungen um die gewonnenen Daten in kartographische Langzeit-Darstellungen der Wolkensysteme, der Wasser- und Landvegetation, des atmosphärischen Ozons, der Meereoberflächentemperatur und anderer globaler Parameter umzusetzen. Kernstück des ESE sind die Satelliten des EOS.

Earth System Model

Siehe System Erde

Earth Watch

Teil des Living Planet-Programms der ESA, das vor allem auf operationell betriebene Missionen ausgerichtet ist. Earth Watch steht im Kontext der europäischen Initiative Global Monitoring for Environment and Security (GMES), inzwischen umbenannt in Copernicus.
Aktuelle operationelle Missionen sind die Wettersatelliten von EUMETSAT (z.B. MSG-1), TerraSAR, Radarsat (Kooperation mit Kanada), Cosmo-Skymed und bis 2012 ENVISAT. In mittelfristiger Planung befinden sich Ocean Earth Watch und die Nachfolgemission zu Jason.

Neben „FutureEO“ bildet „EarthWatch“ die zweite Säule des Erdbeobachtungsprogramms der ESA. Innerhalb dieser werden zukünftige Satellitensysteme für den nachhaltigen operationellen Einsatz vorbereitet. Darüber hinaus werden dort langfristige garantierte Datendienste wie auch Services, die dem öffentlichen Nutzen und der Kommerzialisierung und Technologieentwicklung in der Erdbeobachtung dienen, umgesetzt. Voraussetzung ist dafür, dass später der Routinebetrieb außerhalb des ESA-Rahmens finanziert wird. Prominentes Beispiel sind die meteorologischen Satelliten, welche in Zusammenarbeit mit EUMETSAT entwickelt und gebaut werden . Ein wesentliches Merkmal ist, dass die einzelnen Programmelemente von EarthWatch von den Mitgliedsstaaten einzeln gezeichnet werden. Das eröffnet auch die Möglichkeit, Missionen unter Beteiligung einzelner Mitgliedsstaaten aufzusetzen, wenn alle Mitgliedsstaaten dem zustimmen. Damit können mehrere ESA-Partner Akzente setzen.

EarthCARE

Engl. Akronym für Earth Clouds, Aerosols and Radiation Explorer; eine geplante europäisch-japanische Mission zur Untersuchung von Wirkung und Wechselwirkung von Aerosolen und Wolken in Bezug auf die Strahlungsbilanz der Erde. Der Start der auf zwei Jahre ausgelegten Mission ist für 2023 in Kourou vorgesehen.

EarthCare ist die sechste Earth-Explorer-Mission der ESA im Rahmen ihres Erderkundungsprogramms „Living Planet“. Als industrieller Hauptauftragnehmer ist Airbus D&S verantwortlich für Entwicklung und Bau des Erdbeobachtungssatelliten.

Die EarthCARE-Mission zielt auf eine bessere Darstellung und Erfassung des irdischen Strahlengleichgewichts in Klima- und digitalen Wettervorhersagemodellen ab. Dies soll durch die Ermittlung der vertikalen Verteilung von Wolken und Aerosolen sowie die Messung der Strahlung in der oberen Atmosphäre erfolgen. Aerosole bestimmen die Zusammensetzung der Wolken, die wiederum für die Bildung von Niederschlägen verantwortlich sind.

Die Wärmeströmung beeinflusst ihrerseits die Feuchtigkeit in der Stratosphäre. Die Beobachtungen von EarthCARE werden somit durch die verbesserte Darstellung von Wolken-, Aerosol- und Strahlungsprozessen zu zuverlässigeren Klima- und genaueren Wettervorhersagen beitragen.

Der Satellit wird ca. 1,7 Tonnen wiegen und in eine quasi-polare Umlaufbahn mit einem Neigungswinkel von 97° und einer Höhe von etwa 400 Kilometern eingebracht werden. Seine Nutzlast wird aus vier Instrumenten bestehen: ein von der JAXA entwickeltes Wolkenradar, ein Breitbandradiometer und ein Multispektralbildgeber (MSI), die von der ESA entwickelt werden, sowie ein Rückstreulidar (ATLID). Der Instrumentensatz wurde optimiert, um entlang der Flugbahn des Satelliten Daten über nebeneinander liegende Bereiche der Atmosphäre bereitzustellen.

Lidar verwendet das gleiche Prinzip wie SAR, funktioniert aber im IR-, sichtbaren oder UV-Wellenlängenbereich. Lidargeräte werden zur präzisen Messung topographischer Merkmale, zur Überwachung des Wachstums oder Rückgangs von Gletschern, zur profilierenden Beobachtung von Wolken, zur Messung von Winden, zur Untersuchung von Aerosolen und zur Quantifizierung verschiedener atmosphärischer Komponenten eingesetzt. Das Atmosphären-Lidar ATLID arbeitet bei einer Wellenlänge von 355 nm mit 10 m Strahldurchmesser am Boden und mit Polarisationsmessung.

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EarthCare

Die Nutzlast des Satelliten besteht aus vier Instrumenten:

  • Das Atmospheric Lidar (ATLID) liefert vertikale Profile von Aerosolen und dünnen Wolken. Es arbeitet mit einer Wellenlänge von 355 nm und hat einen spektral hochauflösenden Empfänger und einen Depolarisationskanal.
  • Das Cloud Profiling Radar (CPR) liefert vertikale Profilmessungen von Wolken und besitzt die Fähigkeit, die Vertikalgeschwindigkeit von Wolkenpartikeln durch Dopplermessungen zu beobachten. Es arbeitet mit 94 GHz.
  • Der Multispektralbildgeber (MSI) liefert Informationen zu Wolken und Aerosolen quer zur Flugrichtung, wobei er Kanäle im sichtbaren Bereich, nahen Infrarot, im kurzwelligen und thermalen Infrarot verwendet.
  • Das Breitbandradiometer (BBR) liefert Messungen der Strahlung in der oberen Atmosphäre. Es hat einen kurzwelligen und einen langwelligen Kanal für drei fixe Beobachtungswinkel, die in Flugrichtung, senkrecht nach unten und rückwarts ausgerichtet sind.
Quelle: ESA

Weitere Informationen:

EarthExplorer (EE)

Eine Client/Server-Schnittstelle, die Zugang zum Earth Resources Observation and Science (EROS) Center Archiv des U.S. Geological Survey (USGS) ermöglicht. Das EROS-Archiv ist eine umfassende Sammlung von landbezogenen Fernerkundungsdaten mit nationaler wie erdweiter Abdeckung.

Weitere Informationen:

EARTHWATCH

Initiative der UN zur Koordinierung, Harmonisierung und Initiierung von Aktivitäten zur Umweltbeobachtung aller UN-Agenturen. Wesentlicher Bestandteil sind dabei Fernerkundungsverfahren.

Echtfarbbild

Engl. true colour image; Rasterbild, das für jeden Bildpunkt drei Farbwerte (meist RGB) mit jeweils 256 (= 28) Abstufungen besitzt. Daraus ergibt sich ein Speicherbedarf von 24 Bit pro Pixel. Insgesamt sind das 16.777.216 (= 224) mögliche Farbwerte.

Echtfarben

Die Kombination von Kanälen aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich (drei Primärfarben Rot, Grün, Blau; 0,4-0,7 Mikrometer) ergibt in der richtigen Verarbeitung ein scheinbar natürliches Bild, so wie das menschliche Auge das Gebiet aus einem Flugzeug sehen würde.

Echtfarbendarstellung

Engl. true colour representation; je höher die Anzahl der darstellbaren Farben, desto naturgetreuer ist das Bild. Die Echtfarbdarstellung, auch TrueColor-Modus genannt, ermöglicht die Anzeige von rund 16,7 Millionen Farben und eignet sich wegen der realistischen Farbwiedergabe optimal für Photo- oder Video-Anwendungen.

Weitere Informationen:

Echtzeit

Der Begriff Echtzeit (engl. real-time) charakterisiert den Betrieb informationstechnischer Systeme, die bestimmte Ergebnisse zuverlässig innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, zum Beispiel in einem festen Zeitraster, liefern können.

ECOSTRESS

Engl. Akronym für Ecosystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station; ECOSTRESS ist ein laufendes wissenschaftliches Experiment, bei dem ein auf der Internationalen Raumstation (ISS) montiertes Radiometer die Temperatur von Pflanzen misst, die an bestimmten Orten auf der Erde im Laufe eines Sonnenjahres wachsen. Diese Messungen geben den Wissenschaftlern Aufschluss über die Auswirkungen von Ereignissen wie Hitzewellen und Dürreperioden auf die Pflanzen.

 ECOSTRESS auf der ISS

ECOSTRESS auf der ISS

Das ECOSTRESS-Radiometer befindet sich auf der ISS auf dem japanischen Experimentmodul - External Facility Site 10. Ziel ist es, wissenschaftliche Fragen im Zusammenhang mit der Reaktion der Biosphäre auf die Wasserverfügbarkeit zu beantworten.

Die von ECOSTRESS aufgenommenen Bilder sind die detailliertesten Temperaturbilder der Oberfläche, die jemals aus dem Weltraum aufgenommen wurden, und können zur Messung der Temperatur eines einzelnen Feldes verwendet werden.

Quelle: ESA

Das Instrument, das diese Daten sammelt, ist ein multispektrales, im thermischen Infrarot arbeitendes Radiometer. Es misst die Temperaturen auf der Erdoberfläche und nicht die Lufttemperatur. Die ECOSTRESS-Daten werden im Land Processes Distributed Active Archive Center (LP DAAC) archiviert, einem vom United States Geological Survey (USGS) verwalteten Datenzentrum. ECOSTRESS-Daten können über verschiedene Plattformen abgerufen werden, unter anderem über das Tool AppEEARS (Application for Extracting and Exploring Analysis Ready Samples) des LP DAAC, mit dem die Benutzer Daten schnell unterteilen und in ein geographisches Lat/Lon-Format umprojizieren können. Die gesammelten Daten werden auch über das frei zugängliche TERN Data Discovery Portal in Australien veröffentlicht.

Das ECOSTRESS-Radiometer wurde am JPL gebaut und arbeitet mit fünf Spektralbändern im thermischen Infrarot (8-12 Mikrometer) und einem Band im kurzwelligen Infrarot, das für die Geolokalisierung verwendet wird. Das Instrument hat eine Wiederbesuchsrate von 1 bis 5 Tagen und besitzt eine Bodenauflösung von 70 m.

ECOSTRESS wurde nach seinem Start von Cape Canaveral, Florida, am 29. Juni 2018 mit dem SpaceX Dragon zur ISS gebracht. Der Dragon erreichte die Raumstation am 3. Juli 2018. Das Radiometer wurde am Kibo-Modul der Station montiert.

Zu den wichtigsten wissenschaftlichen Fragen, mit denen sich ECOSTRESS befasst, gehören:

Die ECOSTRESS-Mission gibt Antworten auf diese Fragen, indem sie die Temperatur von Pflanzen genau misst. Pflanzen regulieren ihre Temperatur, indem sie Wasser durch winzige Poren auf ihren Blättern, die Spaltöffnungen, abgeben. Wenn sie genügend Wasser haben, können sie ihre Temperatur halten, aber wenn nicht genügend Wasser vorhanden ist, steigt ihre Temperatur an, und dieser Temperaturanstieg kann mit ECOSTRESS gemessen werden. Die von ECOSTRESS aufgenommenen Bilder sind die detailliertesten Temperaturbilder der Erdoberfläche, die jemals aus dem Weltraum aufgenommen wurden, und können zur Messung der Temperatur eines einzelnen Ackers verwendet werden.

Eines der wichtigsten Produkte, die das ECOSTRESS-Team erstellen wird, ist der Verdunstungsstressindex (ESI). Der ESI ist ein vorlaufender Dürreindikator - er kann anzeigen, dass Pflanzen gestresst sind und dass eine Dürre wahrscheinlich eintreten wird, was den Entscheidungsträgern die Möglichkeit gibt, Maßnahmen zu ergreifen.

Das folgende Bild zeigt die Evapotranspiration (ET), die mit dem DisALEXI-Algorithmus und ECOSTRESS-Eingabedaten berechnet wurde. Die Daten wuden am 15. April 2020 um 16:51 Uhr Ortszeit über der SHIFT-Region von Santa Barbara, Kalifornien, erfasst. Die Region weist eine variable ET auf, die weitgehend mit der Topographie korreliert.

Santa Barbara - Evapotranspiration (ET)

Santa Barbara - Evapotranspiration (ET)

Dieses Bild zeigt die Evapotranspiration (ET), die mit dem DisALEXI-Algorithmus und ECOSTRESS-Eingabedaten berechnet wurde. Die Daten wuden am 15. April 2020 um 16:51 Uhr Ortszeit über der SHIFT-Region von Santa Barbara, Kalifornien, erfasst. Die Region weist eine variable ET auf, die weitgehend mit der Topographie korreliert.

Quelle: NASA / JPL

Die SBG High Frequency Time series (SHIFT) Kampagne wird wöchentlich AVIRIS-NG und gelegentlich HyTES Daten über Santa Barbara und Umgebung sammeln. Derzeit gibt es keine dichten Zeitserien-Hyperspektraldatensätze. Daher wird SHIFT eine wichtige Kampagne sein, um die Anforderungen an die Wiederholung von Missionen und die Harmonisierung im Zusammenhang mit phänologischen Veränderungen zu verstehen.

SHIFT bietet eine einzigartige Möglichkeit für die Simulation realistischer SBG-VSWIR-Daten, und die Fusion mit ECOSTRESS wird eine echte Simulation von SBG-VSWIR + SBG-TIR für eine vollständige Missionssimulation ermöglichen. Die Kombination beider Wellenlängenbereiche ist wichtig für die Charakterisierung der Evapotranspiration und ihrer Beziehung zu den funktionalen Merkmalen von Pflanzen sowie für die Charakterisierung der Beziehung zwischen der Wasseroberflächentemperatur und den VSWIR-Variablen im Wasser.

Bedeutung von ECOSTRESS für die ESA-Mission LSTM

Für die ESA ist ECOSTRESS wichtig, weil es zur Entwicklung eines neuen Copernicus-Sentinel-Satelliten beiträgt: der Mission zur Überwachung der Landoberflächentemperatur (Land Surface Temperature Monitoring, LSTM).

Die ESA nutzt das Instrument, um die Daten zu simulieren, die schließlich von LSTM geliefert werden. LSTM wird systematische Messungen der Temperatur der Landoberfläche liefern, die beispielsweise für Stadtplaner und Landwirte von großer Bedeutung sein werden.

Beide Raumfahrtagenturen arbeiten eng zusammen, um die beiden Missionen, einschließlich der JPL-Mission zur Oberflächenbiologie und -geologie, möglichst synergetisch zu nutzen. Diese Zusammenarbeit ist Teil des übergeordneten Ziels, gemeinsam eine Antwort auf den Klimawandel zu finden - das kürzlich unterzeichnete NASA-ESA-Rahmenabkommen für eine strategische Partnerschaft in der Erdsystemwissenschaft.

Das folgende Bild zeigt die Landoberflächentemperatur in Prag am 18. Juni am frühen Nachmittag. Die Aufnahme ist deutlich detailreicher, als es eine vergleichbare Aufnahmen von Sentinel-3 wäre. Und genau diese Detailgenauigkeit wird die neue Copernicus-LSTM-Mission erreichen, indem sie die räumliche Auflösung um den Faktor 400 erhöht.

Landoberflächentemperaturen in Prag am 18. Juni 2022

Landoberflächentemperaturen in Prag am 18. Juni 2022

Mit Lufttemperaturen, die in Teilen Europas mehr als 10 °C über dem Durchschnitt für diese Jahreszeit lagen, ist der Juni 2022 als Rekordmonat in die Geschichte eingegangen. Das ECOSTRESS-Instrument der NASA, das sich auf der Internationalen Raumstation befindet, zeichnete am 18. Juni 2022 die Bodentemperaturen in der Umgebung von Prag, Tschechische Republik, auf. Die heißesten Oberflächen sind deutlich zu erkennen, aber auch die kühlende Wirkung von Parks, Vegetation und Wasser.

Diese Bilder bieten zwar wenig direkten Trost für diejenigen, die unter der Last der Hitze leiden, aber sie helfen durch die Bereitstellung von Geodaten, die Auswirkungen von Hitzewellen in Zukunft durch eine effizientere Planung und Bewirtschaftung der Wasserressourcen abzumildern.

Quelle: ESA

Es ist erwähnenswert, dass es einen Unterschied zwischen der Lufttemperatur und der Landoberflächentemperatur gibt. Die Lufttemperatur, die in unseren täglichen Wettervorhersagen angegeben wird, ist ein Maß dafür, wie heiß die Luft über dem Boden ist. Die Oberflächentemperatur hingegen ist ein Maß dafür, wie heiß sich die Oberfläche tatsächlich anfühlt.

Wissenschaftler überwachen die Landoberflächentemperatur, weil die von der Erdoberfläche aufsteigende Wärme das Wetter und die Klimamuster beeinflusst. Diese Messungen sind auch besonders wichtig für Landwirte, die beurteilen müssen, wie viel Wasser ihre Pflanzen benötigen, und für Stadtplaner, die beispielsweise Strategien zur Eindämmung der Hitze verbessern wollen. Extreme Hitze kann tödlich sein. Stadtbewohner sind aufgrund des städtischen Wärmeinseleffekts, der die Hitze im Vergleich zum Land, wo es mehr Vegetation gibt, erhöht, besonders anfällig. Städtische Wärmeinseln entstehen, wenn die natürliche Bodenbedeckung, z. B. die Vegetation, durch dichte Konzentrationen von Straßenbelägen, Gebäuden und anderen Oberflächen ersetzt wird, die Wärme absorbieren und speichern.

Weitere Informationen:

ECV

Siehe Essentielle Klimavariablen

Eduspace

Mehrsprachige Webseite der ESA für die Arbeit mit Fernerkundungsdaten an Gymnasien und Realschulen. Die unter der Schirmherrschaft der EURISY entwickelte Initiative zielt darauf ab:

Die Web-Site umfasst Themen wie:

Jedes Hauptthema wird zusammen mit einer kurzen Vorstellung der Nebenthemen eingeführt. Zu jedem Nebenthema wird eine ausführlichere Einleitung mit Links zu Hilfsmitteln (Daten und weiteren Links), Projekten und Fallstudien geliefert. Die Ressourcen bestehen aus Links und Datenbanken von Satellitenbildern von verschiedenen Sensoren, die angewählt und heruntergeladen werden können.
Die Projekte werden Lehrern und Schülern als Anregungen vorgestellt. Es handelt sich um Aktivitäten im Zusammenhang mit der Interpretation von Satellitenbildern auf der Grundlage entsprechender Kenntnissen über die Gegebenheiten des Geländes. Sie sollen aber auch dazu führen, weitere Informationen außerhalb der Schule oder aus Fachliteratur zu sammeln. Einige Projekte sind nur kurze und anregende Arbeiten, bei denen der Gebrauch der Werkzeuge und der in der Web-Seite vorhandenen Daten geübt wird.

Bei den Fallstudien handelt es sich um Material für tiefergehende Studien über bestimmte Bereiche, die sich auf die regionale Geographie beziehen. Die Themen sind aber häufig allgemeiner Natur und die Fälle können unabhängig von ihrer geographischen Lage als praktische Anwendungen von Umweltproblemen betrachtet werden. Fallstudien bieten eine Fülle von Fotos, Satellitenbildern, Texten und Links. Das Material kann entweder auf traditionelle Art und Weise benutzt oder heruntergeladen, visualisiert und studiert werden. Die dazu erforderliche PC-Software (LEOWorks) kann kostenfrei heruntergeladen werden. Die Anweisungen zu deren Gebrauch sind selbst für Personen mit geringen Computerkenntnisse leicht verständlich. Besonderer Wert wird auf die Anwendung eines Geographischen Informationssystems gelegt. In den meisten Fällen ist ein vollständig integrierter Datensatz vorhanden.

Weitere Informationen:

EFTAS

Die 1988 gegründete EFTAS Fernerkundung Technologietransfer GmbH mit Sitz in Münster ist in Deutschland einer der führenden Dienstleister für:

Zu den Kunden von EFTAS zählen kommunale, nationale wie internationale Behörden ebenso wie Auftraggeber aus der Privatwirtschaft. Von der kleinen Gemeinde bis hin zu europäischen Institutionen werden kundenspezifische Lösungen durch Fernerkundung und GIS erarbeitet. EFTAS ist seit 1999 nach ISO 9001 zertifiziert.

Weitere Informationen:

e-GEOS

Distributor von Satelliten- und Luftbilddaten mit Sitz in Rom. e-GEOS betreibt zwei Erdbeobachtungszentren in Matera (Italien) und in Neustrelitz (Deutschland). Zu den Produkten gehören Daten der unterschiedlichsten Sensortypen auf Satelliten wie COSMO-SkyMed, GeoEye-1, IKONOS, QuickBird, Landsat, Envisat, ERS, IRS, Radarsat, WorldView. e-GEOS ist im Besitz von Telespazio (80 %) und ASI (20%). Zur e-GEOS-Gruppe gehören GAF und Euromap, Aurensis, Telespazio Argentina und weitere.

Weitere Informationen:

EGNOS

Engl. Akronym für European Geostationary Navigation Overlay Service; auf der Kombination eines Satelliten- und Bodensystems basierender Navigationsdienst, das mit GPS arbeitet, aber für Europa präzisere Daten zur Positionsbestimmung liefert. EGNOS erweitert das bestehende militärische Navigationssystem GPS für zivile sicherheitskritische Anwendungen vor allem im Luftverkehr, aber auch für den Schienenverkehr und die Schifffahrt. Die Genauigkeit der Positionsbestimmung wird von zirka 20 Metern auf rund zwei Meter durch die Kombination von GPS mit EGNOS verbessert. Gleichzeitig erhöht sich für Europa die Verfügbarkeit der Navigationssignale. Außerdem wird ein zusätzliches Kontrollsignal (Integrität) gesendet, das die Nutzer vor fehlerhaften Signalen warnt.

egnos

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EGNOS

Unter der Bezeichnung EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System) hat Europa sein erstes Navigationssystem entwickelt. Es basiert auf der Korrektur von Daten aus dem amerikanischen GPS.
Das Video links gibt einen Einblick in seine Anwendungen mit einem Schwerpunkt auf Landwirtschaft. Im Film wird die Arbeitsweise von EGNOS erklärt und sein Einsatzbereich beim Precision Farming. Das Video gibt auch einen Überblick über die Vorteile des Systems im Kontext von Galileo, dem künftigen europäischen Netz von Navigationssatelliten und seinem unterstützenden Bodensegment.

Quelle: ESA

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Eindringtiefe

Engl. depth of penetration, franz. profondeur de la pénetration; nach DIN 18716 die "Tiefe unter der Oberfläche eines Materials, in der die auftreffende Strahlung auf 37 % ihrer ursprünglichen Stärke abgeschwächt ist".

E-Learning und Fernerkundung

Unter E-Learning (engl.: electronic learning = „elektronisch unterstütztes Lernen“, wörtlich: „elektronisches Lernen“), auch als E-Lernen bezeichnet, werden – nach einer Definition von Michael Kerres – alle Formen von Lernen verstanden, bei denen elektronische oder digitale Medien für die Präsentation und Distribution von Lernmaterialien und/oder zur Unterstützung zwischenmenschlicher Kommunikation zum Einsatz kommen.
Für E-Learning gibt es - mit z.T. synonymischer Bedeutung - auch Begriffe wie: Online-Lernen (Onlinelernen), Telelernen, multimediales Lernen, computergestütztes Lernen, Computer-based Training, Open and Distance-Learning u.a.
In der Fernerkundung hat E-Learning in den letzten Jahren eine immer größer werdende Rolle eingenommen. Dies spiegelt sich insbesondere in der Vielzahl von angebotenen E-Learning-Materialien wider, die sich jedoch hinsichtlich Bekanntheitsgrad, Verfügbarkeit und Qualität sehr stark voneinander unterscheiden.

E-Learning-Angebote in der Fernerkundung
Nationale E-Learning-Angebote
Die Plattform CODE-DE  bietet regelmäßig Schulungen für die CODE-DE Nutzer*innen an. Videoaufzeichnungen und Präsentationen der Webinare sind hier verfügbar
https://code-de.org/de/
Digitale Fernerkundungsmethodik in den Geowissenschaften (IVV Geowissenschaften, Uni Münster)
http://ivvgeo.uni-muenster.de/vorlesung/FE_Script/Start.html
EO College - Dieses Lernportal der FSU Jena bietet kostenlose Lernmaterialien, Tutorials und MOOCS zur Radarfernerkundung (SAREDU), zur Fernerkundung der Landoberfläche und gemeinsam mit dem GFZ Potsdam auch für die Hyperspektral-Fernerkundung (HYPEREDU) für die Weiterbildung von Dozent*innen, Student*innen und Fachpersonal an.
https://eo-college.org/courses/
Das European Space Education Ressource Office (ESERO) in Deutschland ist an der Ruhr-Universität Bochum angesiedelt. Ziel ist es, Schüler*innen für MINT-Themen zu begeistern. ESERO bietet Fortbildungen für Lehrer*innen in der Erdbeobachtung, Navigation, Kommunikation sowie der Erforschung des Weltalls an und beteiligt sich an Schulwettbewerben und Projekten von ESA und DLR.
http://www.esero.de/
Fernerkundung in Schulen (FIS) - Das Portal des Projektes Fernerkundung in Schulen (FIS) der Ruhr-Universität Bochum (vormals Bonn) bietet interaktive Lernmodule und Analysetools zur Erdbeobachtung für den Schulunterricht. Die MOOCs des Projektes sind ab dem 3. Quartal 2021 auch über das EO-College verfügbar.
• interaktive Lernmodule für die Fächer, Geographie, Biologie, Mathematik, Physik, Informatik
• Recherche- und Analysetools
• Tipps und didaktische Kommentare
https://www.fis.uni-bonn.de/
Fernstudienmaterialien Geoinformatik (FerGI) (Institut für Geoinformatik und Fernerkundung, Uni Osnabrück) - Anmeldung erforderlich -
http://www.fergi.uni-osnabrueck.de/moodle/
• Airborne Laserscanning (Deutsch und Englisch)
• Segmentierungsverfahren in der Fernerkundung (Deutsch)
• Fusion von Fernerkundungs- und GIS-Daten (Englisch)
geoinformation.net (Institut für Kartographie und Geoinformatik, Uni Bonn)
http://www.geoinformation.net
• Fernerkundung
Geographie und Fernerkundung (Institut für Geographie, Uni München) - Leider nur noch mit PW!
https://www.geographie.uni-muenchen.de/department/fiona/department/fernerkundung/teaching/index.html
• Einführung in Fernerkundung
• Physik für Fernerkundler
• Arbeitsmethoden der Fernerkundung
• Abbildende Stereoskopie
Die GIS-Station ist ein Lehr-Lern-Labor der Abt. Geographie Research Group for Earth Observation (rgeo) der Pädagogischen Hochschule Heidelberg. Hier werden interaktive, problem- und handlungsorientierte Workshops für Schulklassen und andere Zielgruppen u.a. rund um das Thema Fernerkundung angeboten. Angebote für Homeschooling.
https://gis-station.rgeo.de/
Lexikon der Fernerkundung (Lexikon mit über 1760 Stichwörtern und Zusatzmaterialien; Webseite und DVD)
https://www.fe-lexikon.info
Satellitengeographie im Unterricht (R. Roseeu; ZUM; DFG)
http://satgeo.zum.de/satgeo/index.htm
WEBGEO - Modul Fernerkundung
http://www.webgeo.de/fernerkundung/
Lerneinheiten zur Fernerkundung (SEOS)
https://www.seos-project.eu/
Tutorial Fernerkundung (Lehrstuhl für Fernerkundung der Technischen Universität Dresden)
https://tu-dresden.de/bu/umwelt/geo/ipf/fern/studium/tutorial/tutorial-fernerkundung/tutorial-001
Fernerkundung in der Landwirtschaft (Projekt KONSAB, GFZ)
https://www.gfz-potsdam.de/ueber-uns/fort-und-weiterbildung/konsab/
SAPIENS – Satellitendaten für Planung, Industrie, Energiewirtschaft und Naturschutz (GFZ)
https://fernlern.gfz-potsdam.de/projekte#c108
OpenGeoEdu – Online Kurs zum Umgang mit offenen Geodaten - Ziel von OpenGeoEdu ist die Nutzung freier Daten in raumbezogenen Studiengängen zu fördern. Der offene Onlinekurs besteht aus mehreren Kursteilen, die in unterschiedlicher Kombination frei zusammengestellt werden können. OpenGeoEdu ist ein Gemeinschaftsprojekt der Universität Rostock, dem Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung, dem Bundesamt für Kartographie und Geodäsie und dem Deutschen Biomasseforschungszentrum GmbH.
https://www.opengeoedu.de/index.html
 
Internationale E-Learning-Angebote
Belgian Earth Observation (BEO) (EODesk)
http://eoedu.belspo.be/noflash/menu_en.htm
Das ECWMF Lernportal bietet sowohl E-Learning Ressourcen als auch Trainingskurse für Meteorologie und Wettervorhersage.
https://www.ecmwf.int/en/learning
EO Education and Training - ESA-Portal zu Didaktik-Materialien bzgl. Erdbeobachtung für unterschiedliche Lern- und Trainingsstufen
https://earth.esa.int/web/guest/eo-education-and-training

eduspace - Learning with Earth Observation (esa)
http://www.esa.int/esaMI/Eduspace_DE/index.html (deutsche Version)
Das EO Training und Capacity Building Portal der ESA bietet Onlinekurse (MOOCS, Video und Webinars) und Lehrmaterialen für Wissenschaftler*innen, Fachpersonal  und Schulen.
https://eo4society.esa.int/training-education/
Das ESA Portal für Schulen bietet eine Sammlung von Materialen, Software für und Projekten speziell zur Nutzung im Schulunterricht in der Sekundärstufe. Die Seite ESA KIDS richtet sich an die jüngeren Generation im Alter von 6-12 Jahren und stellt Weltraum-Themen für Kinder und Lehrer verständlich dar.
https://eo4society.esa.int/training-education/primary-and-secondary-schools-eo-basics/
Canada Center for Remote Sensing - Remote Sensing Tutorials
http://www.nrcan.gc.ca/earth-sciences/geography-boundary/remote-sensing/fundamentals/1430
Center for Biodiversity and Conservation (American Museum of Natural History, NY) - Remote Sensing Guides
https://www.amnh.org/research/center-for-biodiversity-conservation/capacity-development/biodiversity-informatics/remote-sensing-guides
COMET's MetEd training modules and courses (mit Anmeldung, die unten stehenden Beispiele sind eine Auswahl)
https://www.meted.ucar.edu/training_detail.php
• Microwave Remote Sensing: Overview, 2nd Edition
• Suomi NPP: A New Generation of Environmental Monitoring Satellites
• Weather Radar Fundamentals
• Monitoring the Climate System with Satellites
• Multispectral Satellite Applications: RGB Products Explained
Der Copernicus Youtube Kanal bietet zahlreiche Schulungsvideos zum Copernicus-Programm, Zugriff auf Copernicus-Daten und Informationen,  Anwendungsmöglichkeiten sowie praktische Informationen für Unternehmer, Fachpersonal, Behörden und Wissenschaft.
https://www.youtube.com/channel/UCpuwnbuwGG20enAdE50g6TA/playlists
Über das MOOC Portal von Imperative Space werden verschiedene MOOCs zur Erdbeobachtung u.a. von der ESA und von EUMETSAT  zur kostenlosen Nutzung bereitgestellt.
https://www.imperativemoocs.com/courses
NASA Education - for educators, for students (Office of Education)
http://www.nasa.gov/offices/education/about/index.html
Sehr umfangreiches, zielgruppenorientiertes Angebot rund um Raumfahrt, entwickelt auf der Basis einer beispielhaften Zielsetzung: 'NASA will continue the Agency’s tradition of investing in the Nation’s education programs and supporting the country’s educators who play a key role in preparing, inspiring, exciting, encouraging, and nurturing the young minds of today who will be the workforce of tomorrow.'
Virtual globe faculty for remote sensing
http://www.noc.soton.ac.uk/bilko/
Tracking Change over Time (USGS)
http://pubs.usgs.gov/gip/133/
Unterrichtsmaterialien (Arbeitsblätter, didaktische Hinweise) als downloadbare PDFs zur Arbeit mit dem kostenlosen Programm MultiSpec und Landsat-Daten
Remote Sensing Image Analysis and Applications (Penn State University, Dpt. of Geography)
https://www.e-education.psu.edu/geog883/
Intermediate-level course focusing on the use of remotely sensed imagery in geospatial applications.
Remote Sensing Core Curriculum (International Center for Remote Sensing Education)
http://www.r-s-c-c.org/
 

Beachten Sie auch in der Linkliste der DVD-Version die Abschnitte

Elektro-L 1/2/3/4 (Geostationary Operational Meteorological Satellite-1/2/3/4)

Satellitenmissionen der russischen Weltraumbehörde Roskosmos zu Hydrometeorologie, Klimatologie, Katastrophenmanagement (COSPAS-SARSAT), Datensammlung und -kommunikation. Sie sind Nachfolger von Elektro 1 (GOMS), ein Satellit, der nie im operationellen Betrieb war.

Elektro-L 1 (auch als GOMS 2 „Geostationary Operational Meteorological Satellite“ bezeichnet) wurde beim Jungfernflug der Startrakete Zenit-3SLBF (auch als Zenit-2SB oder Zenit-3F bekannt) am 20. Januar 2011 um 12:29 Uhr UTC von Baikonur aus erfolgreich in eine geostationäre Umlaufbahn gebracht. Elektro-L 1 soll 10 Jahre lang Wetterdaten im sichtbaren und infraroten Bereich liefern und dabei sein besonderes Augenmerk auf die Sturmsysteme im Bereich Asien, Mittlerer Osten und Indischer Ozean richten. Dieses Gebiet kann der Satellit aufgrund seiner Position bei 76° Ost auf der Äquatorebene sehr gut beobachten. Als Lebenserwartung für den Satelliten werden 10 Jahre angegeben. Die Kameras liefern alle 30 Minuten ein Bild mit einer Auflösung von 1 km pro Pixel im sichtbaren Bereich und 4 km pro Pixel im infraroten Bereich.

Satelliten dieses Typs sollen zukünftig gemeinsam mit dem 2009 gestarteten Meteor-M die Wetterbeobachtung für Russland übernehmen. Sie können von ihrer Position im geostationären Orbit ständig einen großen Teil der Erde beobachten. Da sich die Satelliten der Meteor-M-Reihe hingegen auf einer polaren Umlaufbahn in 830 km Höhe bewegen, können sie ein Gebiet mit höherer Genauigkeit jedoch nur zeitweise beim Überflug erfassen.

Der Start von Electro-L N2 erfolgte im Dezember 2015. Elektro-L N3 startete im Dezember 2019. Er operiert von 165,8° Ost aus. Elektro-L N4 soll 2022/23 folgen.

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elektromagnetische Energie

Eine Form von Strahlungsenergie, die von einer Strahlungsquelle ausgesendet wird. Sie bewegt sich in einer sinusförmigen, harmonischen Wellenform fort. Elektromagnetische Energie, die durch die Schwingung geladener Teilchen erzeugt wird, breitet sich in Form von Wellen durch die Atmosphäre und das Vakuum des Weltraums aus. Diese Wellen haben unterschiedliche Wellenlängen (der Abstand von Wellenberg zu Wellenberg) und Frequenzen; eine kürzere Wellenlänge bedeutet eine höhere Frequenz.

Einige, wie Radio-, Mikrowellen- und Infrarotwellen, haben eine längere Frequenz, während andere, wie Ultraviolett-, Röntgen- und Gammastrahlen, eine viel kürzere Frequenz haben. Sichtbares Licht befindet sich in der Mitte dieses Bereichs der lang- bis kurzwelligen Strahlung. Dieser kleine Teil der Energie ist alles, was das menschliche Auge wahrnehmen kann.

Einige, wie Radio-, Mikrowellen- und Infrarotwellen, haben eine längere Wellenlänge, während andere, wie Ultraviolett-, Röntgen- und Gammastrahlen, eine viel kürzere Wellenlänge haben. Das sichtbare Licht liegt in der Mitte dieses Bereichs von lang- bis kurzwelliger Strahlung. Dieser kleine Teil der Energie ist alles, was das menschliche Auge wahrnehmen kann. Um alle anderen Formen elektromagnetischer Energie zu erkennen, sind entsprechende Instrumente erforderlich.

Die Fernerkundungssysteme z.B. der Weltraumorganisationen nutzen den gesamten Bereich des Spektrums, um Prozesse zu erforschen und zu verstehen, die hier auf der Erde und auf anderen planetarischen Körpern ablaufen.

electromagnetic spectrum

Das elektromagnetische Spektrum

Illustration des elektromagnetischen Spektrums mit spezifischen Spektralwellenlängen sowie den Eigenschaften und Anwendungen dieser Wellenlängen.

Quelle: NASA

Einige Wellen werden von Bestandteilen in der Atmosphäre, wie Wasserdampf und Kohlendioxid, absorbiert oder reflektiert, während einige Wellenlängen eine ungehinderte Bewegung durch die Atmosphäre möglich machen; sichtbares Licht hat Wellenlängen, die durch die Atmosphäre durchgelassen werden können. Mikrowellenenergie hat Wellenlängen, die durch Wolken hindurchgehen können; viele unserer Wetter- und Kommunikationssatelliten machen sich dies zunutze.

Die wichtigste Quelle für die von Satelliten beobachtete Energie ist die Sonne. Die Menge der von Oberflächen reflektierten Sonnenenergie hängt von der Rauheit der Oberfläche und ihrer Albedo ab, d.h. davon, wie gut eine Oberfläche Licht reflektiert, anstatt es zu absorbieren. Schnee zum Beispiel hat eine sehr hohe Albedo, die bis zu 90 % der Energie reflektiert, die er von der Sonne empfängt, während der Ozean nur etwa 6 % reflektiert und den Rest absorbiert. Wenn Energie absorbiert wird, wird sie oft wieder ausgestrahlt, normalerweise mit größeren Wellenlängen. Zum Beispiel wird die vom Ozean absorbierte Energie als Infrarotstrahlung wieder ausgestrahlt.

Alle Dinge auf der Erde reflektieren, absorbieren oder übertragen Energie, deren Menge je nach Wellenlänge variiert. Alles auf der Erde hat einen einzigartigen spektralen "Fingerabdruck" (spektrale Signatur), genau wie unser Fingerabdruck einzigartig für uns ist. Forscher können diese Informationen nutzen, um verschiedene Merkmale der Erde oder z. B. verschiedene Gesteins- und Mineralarten zu identifizieren. Die Anzahl der Spektralbänder, die von einem bestimmten Instrument erfasst werden, seine spektrale Auflösung, bestimmt, wie viel Differenzierung ein Forscher zwischen den Materialien erkennen kann.

spectral signatures of earth features

Spektrale Signaturen verschiedener Beispiele der Erdoberfläche

Quelle: NASA

elektromagnetische Strahlung

Engl. electromagnetic radiation, franz. rayonnement électromagnétique; elektromagnetische Strahlung (emS) ist eine Form der Energieausbreitung, die von jeder Materie mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt (-273,15 °C) ausgeht. Ein Beispiel für emS ist das sichtbare Licht mit seinen verschiedenen Farben, aber es gibt auch nicht sichtbare Strahlung, die denselben Gesetzen gehorcht. DIN 18716 (Photogrammetrie und Fernerkundung – Begriffe) vom Juni 2017 definiert emS wie folgt: "Energie, die in Form von elektromagnetischen Wellen im Raum übertragen wird".

Ein Körper, d.h. ein Objekt, absorbiert und/oder reflektiert dabei in Abhängigkeit von seinem Zustand (z.B. Erwärmung eines Körpers bzw. Wuchsstadium einer Pflanze) elektromagnetische Strahlung. Ein Teil der absorbierten Strahlung wird als Wärmestrahlung (Thermalstrahlung) emittiert.

Elektromagnetische Strahlung kann als Wellenstrahlung verstanden werden, d.h. als Wellen sich periodisch ändernder elektrischer und magnetischer Felder, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Diese Felder stehen senkrecht aufeinander und zur Ausbreitungsrichtung. Die Wellen entstehen durch Schwingung oder Beschleunigung elektrischer Ladungen. Die Wellen sind regelmäßige Änderungen der Felder, die in Sinus-Funktionen beschrieben werden (s. elektromagnetische Welle).
Gekennzeichnet wird emS durch die Frequenz ν, die in Hertz (Hz) gemessen wird, oder die Wellenlänge λ. Die Wellenlänge bezeichnet die Länge eines vollen Zyklus (von Maximum zu Maximum). Die Anzahl der Zyklen, die einen bestimmten Ort in einer Sekunde passieren, ist die Frequenz. Dabei gilt die Beziehung λ · ν = c, wobei c die Ausbreitungsgeschwindigkeit (= Lichtgeschwindigkeit) ist. In der Fernerkundung ist es weitgehend üblich, die Wellenlänge λ zur Charakterisierung der elektromagnetischen Strahlung zu verwenden. Dazu werden folgende Einheiten benutzt:

1 nm (Nanometer) 1 · 10-9 m
1 µm (Mikrometer) 1 · 10-6 m
1 mm (Millimeter) 1 · 10-9 m

Die Gesamtheit der bei der emS vorkommenden Strahlung wird im elektromagnetischen Spektrum dargestellt.
Elektromagnetische Strahlung entsteht durch die Umwandlung anderer Formen von Energie. Die Sonne nutzt Kernenergie, Kerzen usw. nutzen chemische Energie, moderne technische Strahler nutzen meist elektrische Energie.
Elektromagnetische Wellen haben eine elektrische und eine magnetische Komponente. Das Spektrum der emS erstreckt sich von Wellen mit extrem hoher Frequenz und entsprechend kleiner Wellenlänge bis zu extrem niedriger Frequenz und großer Wellenlänge. Das sichtbare Licht stellt nur einen sehr kleinen Teil aus dem elektromagnetischen Spektrum dar. Das gesamte elektromagnetische Spektrum besteht, nach abnehmender Frequenz geordnet, aus Gammastrahlung, harter und weicher Röntgenstrahlung, Ultraviolettstrahlung, sichtbarem Licht, Infrarotstrahlung, Mikrowellen und Radiowellen.

Im Gegensatz zu Wasserwellen oder Schallwellen sind elektromagnetische Wellen bei ihrer Ausbreitung nicht auf Materie als Medium angewiesen. Daher können Licht-, Radio- und andere elektromagnetische Wellen auch den interplanetaren und den interstellaren Raum durchqueren und gelangen auf diesem Weg von den Sternen wie der Sonne zur Erde. Elektromagnetische Wellen sind aber ebenfalls in der Lage, sich durch Materie fortzupflanzen. So können sich diese Wellen nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten (z. B. in Abhängigkeit der Frequenz) beispielsweise auch entlang von Strom- oder Glasfaserkabeln ausbreiten. Unabhängig von ihrer Frequenz bzw. Wellenlänge bewegen sich elektromagnetische Wellen im Vakuum stets mit der Geschwindigkeit von 299.792 Kilometern pro Sekunde fort (Lichtgeschwindigkeit). Jede emS weist die typischen Merkmale der Wellenausbreitung auf, also auch Beugung und Interferenz. Die Wellenlängen reichen von einigen milliardstel Zentimeter bis zu mehreren Kilometern. Abhängig von ihrer Wellenlänge bzw. Frequenz haben sie verschiedene Charakteristika, zu denen Durchdringungsvermögen, Wärmewirkung oder Sichtbarkeit gehören können.

Bei der emS einer Oberfläche unterscheidet man zwischen Reflexion (zurückgeworfenes Licht) und Emission (von der Oberfläche selbst ausgesandte Strahlung). Reflektiertes Sonnenlicht kann nur tagsüber gemessen werden, während Emissionen rund um die Uhr messbar sind.

Zwischen der Oberflächentemperatur eines Objektes und dem Strahlungsmaximum in einer bestimmten Wellenlänge besteht ein direkter Zusammenhang. Das bedeutet, dass die Oberflächentemperatur auf der Basis der entfernten Emissionsmessung bestimmt werden kann.

Die wichtigste Quelle von emS (für die Fernerkundung) stellt die Sonne dar. Die Atome der Sonne stehen unter hohem Druck und strahlen kontinuierlich. Die sichtbare Sonnenoberfläche hat eine Temperatur von etwa 6.000 K. Sie sendet Wellen aller Frequenzen aus, wenn auch mit unterschiedlicher Intensität. Das Emissionsmaximum liegt im Bereich des sichtbaren Lichts und des nahen Infrarots, genauer gesagt bei 0,5 µm. Dies ist im Bereich des Spektrums, für den das menschliche Auge am empfindlichsten ist.

Emission von Oberflächen in Abhängigkeit von der Oberflächentemperatur Emission von Oberflächen in Abhängigkeit
von der Oberflächentemperatur
Quelle: ESA Eduspace

Da die Erde nur wenig Energie in Form von sichtbarem Licht abstrahlt, ist sie selbst nur zu erkennen, weil sie das sichtbare Licht der Sonne reflektiert. Sonnenstrahlen, die auf die Erde auftreffen, werden entweder absorbiert oder reflektiert. Absorbierte Strahlen erwärmen die Erde, reflektierte Strahlen sind für das menschliche Auge sichtbar und können per Satellit gemessen werden. Der von einer Oberfläche reflektierte Prozentsatz des Sonnenlichts wird als Albedo-Wert angegeben.

Von besonderer Bedeutung für die Erdfernerkundung sind mehrere Spektralbereiche des elektromagnetischen Spektrums im sichtbaren Licht, im Infrarot und auch im Mikrowellenbereich. Das sichtbare Licht erstreckt sich im Wellenlängenbereich etwa zwischen 0,4 µm bis 0,7 µm, an das sich das Ultraviolett (kurzweilige Seite) und das Infrarot (längerwellige Seite) anschließen. Das Infrarot wird weiter unterteilt in das nahe Infrarot (etwa zwischen 0,7 µm bis 1,1 µm), in das kurzweilige Infrarot (etwa zwischen 1,1 µm bis 3 µm), in das mittlere Infrarot (etwa zwischen 3 µm bis 7 µm) und in das ferne Infrarot (etwa ab 7 µm), das auch Thermalstrahlung genannt wird. Dabei sind die verschiedenen Bereiche nicht scharf zu trennen, sie gehen ineinander über. Die Unterbereiche des Infrarots werden von verschiedenen Autoren zuweilen auch anders definiert. Es ist anzumerken, dass die Erdfernerkundung nur Teile dieser Spektralbereiche nutzen kann.

Für die Fernerkundung dient die emS als Medium zur Informationsübertragung. Die emS wird verfahrenstechnisch in zweifacher Hinsicht genutzt. Zum einen wird für eine Messung die natürliche Strahlung der interessierenden Wellenlängen genutzt (passive Verfahren), zum anderen werden definierte elektromagnetische Strahlungsquellen eingesetzt und die von der Zielgröße abhängigen Veränderungen bestimmt (aktive Verfahren, vor allem Radar und Lidar).

Als Problem erweist sich die Veränderung eines Nutzsignals durch die Atmosphäre. Diese wird durch Anwendung spezieller Methoden korrigiert (Atmosphärenkorrektur).

Elektromagnetische Strahlung kann entweder photographisch oder elektronisch erfasst werden. Bei dem photographischen Prozess bewirken chemische Reaktionen auf einer lichtempfindlichen Schicht eine Variation von Grautönen, hervorgerufen durch unterschiedliche Energie. Ein Luft- oder Satellitenbild kann aber auch digital vorliegen. Bei der Digitalisierung wird das Bild in eine Vielzahl rechteckiger Flächen (picture elements), den sogenannten Pixel eingeteilt. Nach dem Prozess der Umwandlung von Grautönen in elektrische Signale werden die Grautöne als Zahlen oder Digital Numbers (DN) dargestellt.

digitalisierung_1 Digitalisierungsvorgang

Rasterbild mit Grauwerten (z.B. 256 verschiedenen) und
Dezimaldarstellung der Grauwerte

Quelle: Wunderle / Oesch, Skript Geoinformatik Teil 3 (GIUBern)

Der Sensor zeichnet nicht kontinuierlich über das gesamte Spektrum die einfallende Energie auf, sondern nur in einzelnen Bändern bzw. Kanälen (channels). Diese Kanäle können wir unterschiedlich kombinieren und darstellen indem einzelne Kanäle den Grundfarben Rot, Grün und Blau (RGB) zugeordnet werden. Je nach der Größe der Digital Numbers in den verschiedenen Kanälen entstehen die unterschiedlichsten Farben auf dem Computerbildschirm.

elektromagnetische Welle

Engl. electromagnetic wave, franz. onde électromagnétique; in der Elektrodynamik Wellen des elektromagnetischen Feldes. Hierbei stehen elektrisches und magnetisches Feld stets senkrecht aufeinander und haben stets ein festes Größenverhältnis (in SI-Einheiten ist dieses durch die Lichtgeschwindigkeit gegeben). Eine elektromagnetsiche Welle ist gekennzeichnet durch die Frequenz (Häufigkeit der Schwingungen pro Sekunde) und die Amplitude (Abstand zwischen zwei Wellenlängenbergen bzw. -tälern). Jede Strahlenquelle sendet ein für sie typisches Gemisch vieler unterschiedlicher Wellenlängen aus, ihr Spektrum.

Das besondere an der elektromagnetischen Welle (z.B. im Vergleich zu einer Schallwelle) ist, dass kein Träger vorhanden sein muss; also eine solche Welle kann sich im absolut leeren Raum ausbreiten. Im Vakuum breitet sich eine elektromagnetische Welle mit der Vakuumlichtgeschwindigkeit aus. In einem Medium (also in Materie) verringert sich die Geschwindigkeit abhängig von der Permittivität und der Permeabilität des Stoffes. Zudem wird sie abhängig von der Frequenz der Welle (Dispersion). Elektromagnetische Wellen sind im elektromagnetischen Spektrum nach der Wellenlänge sortiert.

Wellen gehorchen der allgemeinen Gleichung:

c = v/λ (Geschwindigkeit = Frequenz/Wellenlänge)

Da c im Wesentlichen eine Konstante ist (3 x 108 m/sec), haben Frequenz v und Wellenlänge λ bei jeder beliebigen Welle einen inversen Bezug, und beide Begriffe können benutzt werden um eine Welle zu charakterisieren. In der Fernerkundung ist es üblich, die elektromagnetischen Wellen nach ihrer Lage innerhalb des elektromagnetischen Spektrums zu charakterisieren, bezogen auf ihre Wellenlänge. Die vorherrschende Maßeinheit zur Angabe der Wellenlänge im Spektrum ist das Mikrometer (μm).

Obwohl einzelnen Abschnitten des elektromagnetischen Spektrums aus Gründen der Zweckmäßigkeit bestimmte Bezeichnungen zugewiesen werden, wie z.B. 'ultraviolett' oder 'Mikrowelle', so ist doch festzuhalten, dass es keine klare Grenzlinie zwischen einem nominalen Spektralbereich und dem nächsten gibt. Die Einteilungen des Spektrums haben sich eher aus den verschiedenen Messmethoden für die unterschiedlichen Strahlungsarten ergeben, als aus den inhärenten Unterschieden der Energiecharakteristik verschiedener Wellenlängen.

Die meisten Fernerkundungssysteme arbeiten mit einem oder mehreren Abschnitten aus dem sichtbaren Teil des Spektrums, aus dem Infrarot-Bereich (IR) oder aus dem Mikrowellenbereich. Bezüglich des Infrarot-Bereichs des Spektrums muss angemerkt werden, dass nur die thermale IR-Energie direkt mit Wärmeempfindung verbunden ist; für die Energie des nahen IR und des mittleren IR trifft dies nicht zu.

Elektromagnetische Welle Elektromagnetische Welle

Die Komponenten einer elektromagnetischen Welle umfassen eine sinusförmige elektrische Welle (E) und im rechten Winkel dazu eine ebenfalls sinusförmige magnetische Welle (M). Beide liegen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.

Quelle: Lillesand 2004 (verändert)

elektromagnetisches Spektrum

Engl. electromagnetic spectrum, franz. spectre électromagnétique; die Gesamtheit strahlender Energiearten oder Wellenfrequenzen, von den längsten bis zu den kürzesten Wellenlängen als geordnetes System. Die elektromagnetische Strahlung kann als eine Art Energieausbreitung in Form einer geradlinigen Wellenstrahlung betrachtet werden. Zur Charakterisierung dient die Wellenlänge λ oder die Frequenz v. Dabei gilt:

λ = c/v (Wellenlänge = Geschwindigkeit/Frequenz)

Die Gesamtheit der bei der elektromagnetischen Strahlung vorkommenden Wellenlängen wird im elektromagnetischen Spektrum dargestellt.

Die Wellenlänge wird in Bruchteilen der Längeneinheit Meter wie Nanometer (nm) oder Mikrometer (μm) angegeben. Üblich ist aber auch die Angabe der Frequenz in Hertz oder Vielfache davon wie Megahertz (MHz), Gigahertz (GHz), Terahertz (THz) oder Petahertz (PHz). Diese Angaben werden vor allem bei Mikrowellen und langwelliger Strahlung verwendet. Daneben finden sich in der Wissenschaft auch Einheiten wie Wellenzahl (cm-1) oder Energie (Elektronenvolt, eV). Beispielsweise sind 550 nm gleich 0,55 µm gleich 545,1 THz gleich 18.182 cm-1 gleich 2,25 eV.

Die Grenzen der Spektralbereiche sind willkürlich definiert, die Bereiche gehen ineinander über. In der Praxis wird das an sich kontinuierliche elektromagnetische Spektrum in Bereiche und Unterbereiche eingeteilt (s. Tabelle).

Praxisorientierte Unterteilung des elektromagnetischen Spektrums (nach Kappas 2009)
Wellenlänge Frequenz Bezeichnung
0,2 nm - 125 nm 1499 PHz - 2,40 PHz Vakuumultraviolett (extremes UV)
125 nm - 200 nm 2,40 PHz - 1,50 PHz Vakuumultraviolett (Schumann-UV)
200 nm - 260 nm 1,50 PHz - 1,15 PHz ultraviolett (UV-C)
260 nm -320 nm 1,15 PHz - 937 THz ultraviolett (UV-B)
320 nm - 400 nm 937 THz - 750 THz ultraviolett (weiches UV) (UV-A)
400 nm - 780 nm 750 THz - 384 THz sichtbares Licht (VIS)
0,78 μm - 1 μm 384 THz - 300 THz nahes Infrarot (NIR)
1 μm - 3,5 μm 300 THz - 85,7 THz kurzwelliges Infrarot (SWIR)
3,5 μm - 50 μm 85,7 THz - 6,00 THz mittleres Infrarot (MIR)
50 μm - 300 μm 6,00 THz - 999 GHz fernes Infrarot (FIR)
300 μm - 1 mm 999 GHz - 300 GHz Submillimeterwellen
1 mm - 1 cm 300 GHz - 30 GHz Mikrowellen (EHF)
1 cm - 10 cm 30 GHz - 3 GHz Mikrowellen (SHF)
10 cm - 1 m 3 GHz - 300 MHz Radiowellen (UHF)
1 m - 10 m 300 MHz - 30 MHz Radiowellen (VHF)

Diese Unterteilung des elektromagnetischen Spektrums wird oftmals noch feiner gegliedert. So kann der Bereich des sichtbaren Lichts in Farben unterschieden werden (blau 440-485 nm, grün 500-580 nm, rot 600-780 nm), im mittleren Infrarot werden Unterbereiche des thermischen IR und des Wasserdampf-IR ausgewiesen und im Bereich der Mikrowellen sind ehemals militärische Bezeichnungen wie C-Band, S-Band oder X-Band in Gebrauch.

Bedeutung elektromagnetischer Strahlung für die Fernerkundung

Das elektromagnetische Spektrum und die Bereiche verschiedener Sensoren

Das elektromagnetische Spektrum
und die Bereiche verschiedener Sensoren
Quelle: Albertz, Jörg (2001)

Atmosphärischer Einfluss

Beim Durchgang durch die Atmosphäre nimmt die Intensität der Solarstrahlung durch Streuung und Absorption in Funktion der Streupartikelgröße und der Wellenlänge ab (atmosphärische Extinktion). Dabei ist die Durchlässigkeit der Atmosphäre für die elektromagnetische Strahlung stark vom Zustand der Atmosphäre (Aerosolgehalt, Feuchtegehalt, Schichtung, Wetterlage), vom zurückgelegten Weg der Strahlung durch die Atmosphäre und von der Wellenlänge der Strahlung abhängig. Die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften der in der Atmosphäre vorkommenden Gase sind für ein komplexes Zusammenspiel von Streuung und Absorption verantwortlich.

Durch Sauerstoff bzw. Ozon wird die ultraviolette Strahlung unter 0,3 µm fast vollständig absorbiert und zu einem größeren Teil in Wärmeenergie umgewandelt. Im Spektralbereich zwischen 0,4 und 0,75 µm wird die Strahlung nur zu einem geringen Teil durch Ozon, Wasserdampf, Aerosol- und Wolkenpartikel absorbiert, so dass sie zu einem großen Teil die Erdoberfläche erreichen kann. Auf diesen Spektralbereich hat sich in der Evolution das menschliche Auge als Sensor elektromagnetischer Strahlung ausgerichtet, so dass man vom (für den Menschen) sichtbaren Licht spricht.

Viele Wirbeltiere können hingegen auch im nahen Ultraviolett unterhalb von 0,4 µm Farben erkennen. Im infraroten Spektralbereich von 0,75 bis ca. 300 µm wird die Strahlung durch Wasserdampf, Kohlendioxid und Ozon stark und in geringerem Maße auch durch andere Spurengase absorbiert.

Zur Fernerkundung können nur einzelne Bereiche in "atmosphärischen Fenstern" benutzt werden. Eine große Strahlungsdurchlässigkeit besteht dabei im sichtbaren Bereich des Spektrums, im nahen, im mittleren und im thermalen Infrarot sowie in hohem Maße im Mikrowellenbereich des elektromagnetischen Spektrums. Über die Atmosphärenkorrektur der Bilddaten werden die durch die Extinktion bedingten störenden Einflüsse minimiert.

Durch Interaktion der Strahlung mit der Erdoberfläche werden je Charakteristik der Erdoberfläche manche Strahlungsanteile reflektiert, andere absorbiert. Das Muster der Reflexion als Funktion der Wellenlänge wird objektspezifische Spektralsignatur genannt und ist Kenngröße für die spektrale Unterscheidbarkeit von Objektklassen.

Mikrowellen unterscheiden sich grundlegend von der elektromagnetischen Strahlung im optischen und im thermalen Spektralbereich. Die Mikrowellen werden von der Atmosphäre d.h. von Wolken, Rauch, Dunst, Schnee und Regen nicht gestört. Folglich ist ihre Anwendung in der Fernerkundung wetterunabhängig. Die Radarsysteme nutzen die Mikrowellenstrahlung bestimmter Frequenzbereiche.

So hat die Durchlässigkeit der Atmosphäre in der Fernerkundung eine doppelte Relevanz: zum einen für die Einstrahlung solarer Strahlung auf die Erdoberfläche und zum anderen (bedeutender) im Hinblick auf die Empfangsmöglichkeiten der von der Erdoberfläche reflektierten oder emittierten Strahlung an einem satellitengestützten Sensor. Daher sind auf die Fenster höchster atmosphärischer Durchlässigkeit die Sensoren derjenigen Satelliten ausgerichtet, deren Hauptaufgabe eine Aufzeichnung von Prozessen auf der Erdoberfläche ist.

Weitere Informationen:

Elevation

Erhebungswinkel des Satelliten über den Horizont.

Ellipsoid

Dreidimensionale Form, deren Oberfläche mathematisch beschrieben werden kann, so dass Koordinaten für Positionen auf der Oberfläche angegeben werden können. Ein Ellipsoid, das am genauesten die Oberfläche der gesamten Erde annähert, wird globales geodätisches Datum genannt, während nationale Bezugssysteme eher die Erdoberfläche an dieser Stelle approximieren. Beispiele sind das Bessel-Ellipsoid, das Krassowskij-Ellipsoid aber auch WGS'84 (World Geodetic System).

elliptischer Orbit

Aufgrund von Gravitation und Fliehkraft sind elliptische Bahnen im Weltall der Regelfall für umlaufende Bahnen (Orbits).

Emission

Engl. emission, franz. émission; in der Physik die Abstrahlung von elektromagnetischer Energie durch Körper, deren Temperatur über dem absoluten Nullpunkt (0 K, also −273,15 °C) liegt. Die ungeordnete Bewegungsenergie der Atome und Moleküle ist temperaturabhängig. Die elektrischen Ladungen der Teilchen werden beschleunigt, verzögert und aus der Bewegungsrichtung abgelenkt und geben daher elektromagnetische Energie ab. Die Intensität der von einem Körper ausgesendeten Strahlung hängt aber nicht nur von der Temperatur, sondern auch von den Materialeigenschaften und der Oberflächenbeschaffenheit ab. Unterschiedliche Körper mit gleicher Temperatur emittieren Strahlung in Proportionalität zum jeweiligen Absorptionsvermögen.
Der spektrale Emissionsgrad ε(λ) beschreibt die Material- und Oberflächenabhängigkeit der Emission von elektromagnetischer Strahlung.

Es gilt: ε(λ) = α(λ)

Maximale Emission wird durch einen vollständig absorbierenden Körper (schwarzer Körper) erfolgen. Das Ausmaß der thermischen Emission eines schwarzen Körpers ist von der Temperatur des Körpers abhängig und wird durch das Plancksche Strahlungsgesetz in bezug auf die spektrale Strahldichte formuliert. Diagramme emittierter spektraler Strahldichtewerte für schwarze Körper mit Temperaturen, die der Oberflächentemperatur der Sonne bzw. der Erde entsprechen, zeigen, dass die Sonne bei einer Wellenlänge von 0,48 µm, also im Bereich des sichtbaren Lichtes, für die Erde bei einer Wellenlänge von ca. 10 µm liegt.
Nach Integration des Planckschen Strahlungsgesetzes über den gesamten Wellenlängenbereich zeigt das Stefan-Boltzmann-Gesetz die starke Abhängigkeit der emittierten spektralen Strahldichte von der Temperatur. Eine weitere Umformung ergibt das Wiensche Verschiebungsgesetz, das die Proportionalität von Wellenlänge maximaler Emission und Temperatur beweist.
Bei identischer Temperatur wird ein beliebiger Körper nun eine spektrale Strahldichte aufweisen, die um den Faktor ε(λ) kleiner als jene des schwarzen Körpers ist. Für das Emissionsvermögen eines teilweise transparenten Körpers (z.B. Atmosphäre) gilt die Beziehung:

ε(λ) = 1-τ(λ), mit τ(λ) für spektrale Transparenz.

Die Messung emittierter Strahlung kann mit Scannern erfolgen. Der auf die Detektorfläche auftreffende Strahlungsfluss ergibt sich mit Kenntnis von optischen Parametern des Sensorsystems und der emittierten Strahldichte, die dem Integral des Produktes aus spektraler Strahldichte des schwarzen Körpers mit der Temperatur des entsprechenden Bildelementes auf der Erdoberfläche und dem spektralen Emissionsgrad über den spektralen Empfindlichkeitsbereich des jeweiligen Detektors entspricht.

Emissionsgrad

Engl. emissivity; dimensionslose Zahl, die die Absorptions- und Emissionseigenschaften eines realen Körpers beschreibt. Der Emissionsgrad eines Körpers mit einer Temperatur T0 entspricht dem Quotienten aus Strahlung des Körpers bei Temperatur T0 und Strahlung eines schwarzen Körpers bei Temperatur T0. Nach dem Kirchhoffschen Gesetz ist der Emissionsgrad eines Körpers gleich dem Absorptionsgrad α. Im folgendem zeigt eine Tabelle die Emissionsgrade verschiedener Materialien im Wellenlägenbereich von 8 bis 14 µm.

Emissionsgrad ausgewählter Oberflächen im Wellenlägenbereich von 8 bis 14 µm
Oberfläche Emissionsgrad Oberfläche Emissionsgrad
Granit, rauh 0,898 Wasser, verschiedene Verschmutzung 0,973-0,979
Basalt, rauh 0,934 Wasser mit Ölschichten 0,96-0,979
Basalt-Splitt, fein 0,952 Schnee 0,99
Dolomit, rauh 0,958 Eis 0,98
Sandsteine 0,935-0,985 Verschiedene Pflanzenblätter 0,92-0,97
Sande (verschiedener Wassergehalt) 0,88-0,985 Rasen, dicht, kurz 0,973
Vulkanaschen 0,965-0,98 Luzerne, dichter Bestand 0,976
Böden 0,936-0,98 Baumrinden 0,94-0,97
Beton 0,942-0,966 Aluminium, matt schwarz 0,97
Asphalt 0,95-0,956 Aluminium, poliert 0,06

Die in der Literatur publizierten Emissionsgrade sind sehr unterschiedlich.

Emissionskoeffizient

Der Emissionskoeffizient ε, kennzeichnet das spezifische Emissionsvermögen von Oberflächen (vgl. Tab.).
Er ist das Verhältnis der Ausstrahlung der Oberfläche bei einer bestimmten Temperatur T zur Ausstrahlung eines schwarzen Körpers mit der gleichen Temperatur. Zur Anwendung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes auf natürliche Oberflächen wird es um den jeweiligen Emissionskoeffizienten erweitert.

Emissionskoeffizienten ε einiger Oberflächen im längerwelligen Spektralbereich (8-14 mm)
Oberfläche ε Oberfläche ε
Schwarzkörper 1 Granit 0,89 - 0,90
Eis, Wasser 0,96 - 0,99 Laubwald 0,95
Schnee 0,85 - 0,99 Nadelwald 0,97
Beton 0,92 - 0,97 Wiese 0,99
Asphalt 0,96 trockenes Grasland 0,88
Holz, Papier 0,92 - 0,94 landwirtschaftliche Kulturen 0,94
Kies 0,91 - 0,92 Sandboden 0,90 - 0,95
Ziegel, Mörtel, Putz 0,91 - 0,93 Lehmboden 0,93 - 0,98
Quelle: nach Häckel (1990), Hildebrandt (1996), aus 'Lexikon der Geowissenschaften'

Emissivität

Abstrahlungsvermögen einer Oberfläche gemessen in Prozent des Abstrahlungsvermögens eines physikalisch schwarzen Körpers mit 100% Emissivität.

EMIT

Engl. Akronym für Earth Surface Mineral Dust Source Investigation, dt. Untersuchung von Mineralstaubquellen der Erdoberfläche. EMIT ist ein Earth Ventures-Instrument (EVI-4) der NASA zur Kartierung der Oberflächenmineralogie arider Staubquellenregionen mittels abbildender Spektroskopie im sichtbaren und kurzwelligen Infrarot (Very Short Wavelength Infrared, VSWIR). EMIT wird den Ursprung und die Zusammensetzung von Mineralstaub, der das Klima, die Ökosysteme, die Luftqualität und die menschliche Gesundheit beeinflussen kann, untersuchen.

Die Karten der Quellregionen sollen dazu dienen, die Vorhersagen über die Rolle von Mineralstaub beim Strahlungsantrieb (Erwärmung oder Abkühlung) der Atmosphäre zu verbessern. EMIT soll im Jahr 2022 zur Internationalen Raumstation (ISS) starten und an deren Außenseite montiert werden.

Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT) Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT)

EMIT setzt als erstes Instrument die von der NASA entwickelte Technologie der bildgebenden Spektroskopie zur umfassenden Messung der mineralischen Zusammensetzung von Staubquellen in den Trockengebieten der Erde ein.

Quelle: NASA / JPL (2021)

Wenn starke Winde auf einem Kontinent mineralischen Gesteinsstaub (wie Calcit oder Chlorit) aufwirbeln, können die in der Luft schwebenden Partikel Tausende von Kilometern zurücklegen und ganz andere Kontinente beeinflussen. Der in der Luft schwebende Staub kann die Atmosphäre und die Erdoberfläche erwärmen oder abkühlen. Diese heizende oder kühlende Wirkung steht im Mittelpunkt der Mission EMIT.

Mineralischer Staub hat noch viele andere Auswirkungen auf unseren Planeten. Er kann zur Bildung von Wolken beitragen oder die atmosphärische Chemie verändern. Wenn sich der Staub im Wasser oder auf dem Boden absetzt, kann er Nährstoffe für das Wachstum von Ökosystemen liefern. Wenn er auf Schnee oder Eis fällt, kann Mineralstaub die Absorption von Sonnenlicht erhöhen und das Schmelzen beschleunigen. Mineralischer Staub in der Luft kann die Sicht beeinträchtigen oder die menschliche Gesundheit schädigen.

Wissenschaftler wissen, dass der meiste Mineralstaub, der in der Erdatmosphäre transportiert wird, aus ariden oder trockenen Regionen rund um den Globus stammt. Sie sind sich jedoch nicht sicher, welche Arten von Mineralien der Wind aus diesen Regionen mit sich führt. Verschiedene Mineralien beeinflussen die Umwelt auf unterschiedliche Weise. Die Wissenschaftler müssen also wissen, welche Mineralien sich in den Staubquellenregionen befinden, wenn sie besser verstehen wollen, wie sich der Staub auf die Erde auswirkt. EMIT wird diese fehlenden Informationen über die Staubquellen liefern.

Die Daten werden es den Wissenschaftlern ermöglichen, eine neue Mineralienkarte der staubproduzierenden Regionen der Erde zu erstellen. Diese Karte wird die Computermodelle verbessern, mit denen die Wissenschaftler die regionalen und globalen Erwärmungs- und Abkühlungseffekte von Mineralstaub heute und in Zukunft bewerten werden.

Weitere Informationen:

Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+)

Opto-mechanisches Abtastsystem an Bord von Landsat-7, das gegenüber den Vorgängern MSS und TM deutliche Verbesserungen aufweist: 1 zusätzlicher Kanal (panchromatisch) mit einer Pixelauflösung von 15 m, mit 60 m eine verbesserte geometrische Auflösung im Thermalkanal u.w.

Der ETM+ im Reinraum Quelle: Smithsonian NASM

Parana River Diversion

Quelle: USGS
Landsat ETM+

Links: Der ETM+ im Reinraum

Rechts: Der Yacyretá-Staudamm verändert den Lauf des Paraná.
Das Fluss-System des Paraná ist nach dem des Amazonas das zweitgrößte in Südamerika. Mehr als 100 Millionen Menschen und einige der seltensten Arten unserer Erde hängen vom Wasser des Paraná-Systems ab.

Aufnahmedaten: 25. Mai 1985, 18. Dezember 1999, 7. Juni 2010

Weitere Informationen:

EnMAP

Engl. Akronym für Environmental Mapping and Analysis Programme; die erste deutsche hyperspektrale Satellitenmission zur Erdbeobachtung. Der Satellit startete am 1. April 2022 an Bord einer Falcon-9-Rakete des US-Raumfahrtkonzerns SpaceX zu seinem Zielorbit. Die Mission ist auf mindestens fünf Jahre ausgelegt. Ziel ist die Bereitstellung von qualitativ hochwertigen hyperspektralen Daten zum zeitlich hochaufgelösten Monitoring von geo- und biosphärischen Parametern der Erdoberfläche. Dies ermöglicht die Beantwortung aktueller Fragen aus den Bereichen Umwelt, Landwirtschaft, Landnutzung, Wasserwirtschaft und Geologie in einem globalen Maßstab. Die durch den Satelliten gewonnenen Daten sollen neue Nutzungsmöglichkeiten eröffnen.

Das Hyperspektralinstrument, das der Satellit tragen wird, verfügt über zwei abbildende Spektrometer mit insgesamt 242 Aufnahmebändern im Wellenlängenbereich von 420 bis 2450 Nanometern. Die spektrale Auflösung liegt dabei bei 6,5 Nanometern im sichtbaren und nahinfraroten Bereich und bei 10 Nanometern im kurzwelligen Infrarotbereich. Dadurch wird der ca. 766 kg schwere Satellit dazu in der Lage sein, die von der Erdoberfläche reflektierte Sonnenstrahlung vom sichtbaren Licht bis in den kurzwelligen Infrarotbereich in kontinuierlichen Spektren zu erfassen.

Somit können spektral hochaufgelöste Aufnahmen angefertigt werden, die quantitative Aussagen über die mineralogische Zusammensetzung von Gesteinen, die Schädigung von Pflanzen durch Luftschadstoffe, die Wasserqualität von Seen und Küstengewässern oder den Grad der Bodenverschmutzung erlauben. Dies kommt den Geo-, Agrar- und Umweltwissenschaften zugute.

Das GFZ Potsdam hat die wissenschaftliche Leitung der EnMAP-Mission, das Management übernimmt die Raumfahrtagentur des DLR. Die Entwicklung des Sensors und die Systemführerschaft liegt bei der OHB System AG. Diese baut auch den Satellitenbus, der zuvor schon für die SAR-Lupe-Satelliten zum Einsatz kam. Das Bodensegment wird vom Earth Observation Center (EOC) am DLR in Oberpfaffenhofen geplant, aufgebaut und betrieben. Dabei übernehmen das Raumfahrt-Kontrollzentrum (GSOC) mit seinen Multi-Mission Kontrollzentren und das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) zusammen mit dem Institut für Methodik der Fernerkundung (IMF) die Steuerung des Satelliten, den Datenempfang, die Datenarchivierung und -verteilung sowie die Kalibration des Spektrometers. Eine S-Band Bodenstation zum Empfang der Telemetrie und zur Übermittlung von Telekommandos befindet sich in Weilheim. Datenempfang, Datenprozessierung und Langzeitarchivierung der Daten sowie die Bereitstellung einer Web-Schnittstelle zur EnMAP Nutzergemeinschaft wird durch das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) mit seiner Multi-Mission Infrastruktur in Oberpfaffenhofen und Neustrelitz betrieben.

Die Daten werden vom Satelliten aufgenommen und dann über den DLR-Bodenstationen in Neustrelitz (Mecklenburg-Vorpommern) und im kanadischen Inuvik während der Überflüge des Satelliten zur Erde heruntergeladen. Diese Rohdaten sind für den Nutzer allerdings noch nicht direkt verwendbar. Sie müssen weiterverarbeitet werden, indem sie mit Lage- und Positionsbestimmungen versehen werden. Nur so wissen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Ende auch, wo welcher Pixel am Boden verortet werden kann. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) sowie das Institut für Methodik der Fernerkundung im DLR prozessieren, archivieren und validieren die Daten, so dass sie am Ende der Wissenschaft weltweit und kostenfrei zur Verfügung gestellt werden.

EnMAP_erde_l_lres EnMAP - Der deutsche Hyperspektralsatellit zur Erdbeobachtung

Der Satellit soll aus einer Umlaufbahn in etwa 650 Kilometern Höhe Daten mit einer Bodenauflösung von 30 Metern mal 30 Metern aufzeichnen. Die Möglichkeit, den Satelliten senkrecht zur Flugrichtung um bis zu +/- 30 Grad zu schwenken, erlaubt Vergleichsbeobachtungen desselben Ortes innerhalb von vier Tagen. Daher eignet sich EnMAP sehr gut für die Dokumentation räumlich-zeitlicher Veränderungen.

Quelle: DLR

Wie funktioniert EnMAP?

Jedes Material auf der Erdoberfläche reflektiert das Sonnenlicht in einer für ihn charakteristischen Art und Weise, einer sogenannten Spektralsignatur. Herkömmliche multispektrale Sensoren nehmen die von der Erde reflektierte Strahlung in wenigen, spektral sehr breiten Kanälen auf. Sie liefern zuverlässige Daten und Informationen, wie etwa über die Landbedeckung und deren räumliche Verteilung. Für qualitative Aussagen, beispielsweise über die Art der Vegetation, reichen diese Messmethoden aus. Für quantitative Informationen hingegen, wie die Nährstoffversorgung von Ackerpflanzen oder die Wasserqualität von Seen, werden spektral hochaufgelöste Daten benötigt.

EnMAP kann die Spektralsignatur mit Hilfe seines Messinstruments "lesen". Um sie nicht mit anderen Elementen zu verwechseln, werden diese Signaturen sehr genau abgetastet. Dies macht man mithilfe von vielkanaligen Bildern (sogenannte Hyperspektralbilder), mit speziellen Auswerteverfahren können dann die Materialien und Zusammensetzung verschiedener Landoberflächen, natürlichen wie städtischen, identifiziert und qualifiziert werden. Als ein Beispiel: man kann damit nicht nur erkennen, welche Fruchtart auf einem Acker angebaut wird, sondern auch, wie gut diese mit Nährstoffen versorgt ist. Auch können Mineralien in Böden erkannt und quantifiziert werden, oder Algen und Schwebstoffe in Gewässern.

Die Nutzung des gesamten optischen Wellenlängenspektrums erlaubt in hoher spektraler Auflösung die detaillierte Abbildung von spektralen Reflexionseigenschaften einschließlich materialspezifischer Absorptions- und Reflexionsbanden. Dieses Messprinzip wird seit Jahren erfolgreich auf der Labor- und Geländeskala sowie auf flugzeuggetragenen Plattformen eingesetzt. Zusammen mit anderen derzeit in der Entwicklung befindlichen hyperspektralen Satellitenmissionen wird EnMap die Weiterentwicklung von Methoden zur Informationsgewinnung aus Hyperspektraldaten und die weltweite Erschließung neuer Anwendungsfelder ermöglichen.
Besonders relevante Parameter für die Analyse von Böden in ariden und semiariden Gebieten sind die Anteile an Tonen, Karbonaten und anderen Salzen, die mit Multispektralsensoren nicht oder nur sehr ungenau bestimmt werden können. Hyperspektrale Fernerkundung ermöglicht die genaue Quantifizierung von Oberflächeneigenschaften von Böden und Sedimenten und leistet durch deren Charakterisierung und Kartierung einen wichtigen Beitrag zur Interpretation von Paläoumweltarchiven und deren Oberflächenprozessen.

EnMAP zeichnet die Erdoberfläche auf einer sonnensynchronen Umlaufbahn aus einer Höhe von 643 km mit einer Bodenauflösung von 30 mal 30 Metern auf. Die Abtastbreite beträgt 30 Kilometer, wobei der Satellit eine Streifenlänge von bis zu 5.000 km pro Tag verarbeiten kann. Die Möglichkeit, den Satelliten senkrecht zur Flugrichtung um bis zu +/- 30 Grad zu schwenken, erlaubt Vergleichsbeobachtungen desselben Ortes innerhalb von vier Tagen. Daher eignet sich EnMAP sehr gut für die Dokumentation räumlich-zeitlicher Veränderungen, wie etwa Erosionsvorgänge oder Vegetationsperioden. Die spektroskopische Erdbeobachtung liefert Erkenntnisse darüber, wie sich die Ökosysteme von vielen unterschiedlichen Naturräumen ausbreiten und wie sie beschaffen sind: von Küstenzonen und vom Menschen geprägten Kulturlandschaften über Steppen und Wüsten bis hin zu Waldgebieten.

Missionskonzept von EnMAP Missionskonzept von EnMAP EnMAP-Satellit im Betrieb (Schema) EnMAP-Satellit im Betrieb (Schema)
Quelle: GFZ / eoPortal Directory

Anwendungsspektrum

Für Land- und Forstwirtschaft, natürliche Ökosysteme, Geologie und Böden, urbane Räume oder auch Küsten- und Binnengewässer werden die Daten der Mission einen erheblichen Zugewinn an Informationen bieten. Im Vergleich zu den bisherigen Sentinels des Copernicus-Programms werden sich bestimmte Parameter damit erstmals beobachten oder wesentlich besser als bisher quantifizieren lassen, z. B. zum Pflanzenstress, Blattwassergehalt, zu Ernterückständen auf Landwirtschaftsflächen, Bodenmineralen und -nährstoffen, Lagerstätten, zu Schwebstoffen und Algenarten in Gewässern sowie zu Umweltbelastungen durch Plastik, Öl, Schwermetalle und andere Schadstoffe. Die Ergebnisse einer Nutzeranforderungserhebung für einen zukünftigen Hyperspektralsatelliten für das Copernicus-Programm zeigen, dass einerseits ein Monitoring-System mit großer Flächenabdeckung und höherer Wiederholrate für viele Anforderungen nachgefragt wird, andererseits auch ein System mit höherer räumlicher Auflösung für die Beobachtung kleinräumiger Phänomene. Das bereits vorhandene Informationsangebot zu Hyperspektralanwendungen, das im Zusammenhang mit der EnMAP-Mission erarbeitet wird, steht auch für behördliche Nutzer zur Verfügung. Die Webseite www.enmap.org ist hierfür die Einstiegsadresse.

EnMAP- Entwicklung von Fernerkundungsprodukten für die Bereiche Exploration, Bergbau, Geologie und Boden EnMAP - Entwicklung von Fernerkundungsprodukten für die Bereiche Exploration, Bergbau, Geologie und Boden

Gamsberg, Nordkap-Provinz Südafrika, als Falschfarbendarstellung aus HySPEX-Daten RGB: 2204, 923, 472 nm

Die Hyperspektraldaten des Satelliten können in unterschiedlichsten Geowissenschaftsdisziplinen zur Messung und Modellierung von dynamischen Schlüsselprozessen des Ökosystems Erde eingesetzt werden. Dabei werden mineralogische, geochemische, biochemische und biophysikalische Parameter erfasst, die wichtige Informationen über den Entwicklungszustand der terrestrischen und aquatischen Systeme der Erde bereitstellen.

Quelle: BGR

Die Abteilung Fernerkundung der BGR hat gemeinsam mit dem GFZ dazu im Projekt EnMAP erfolgreich Methoden entwickelt und weiterentwickelt, die Infrastruktur für die hyperspektrale Fernerkundung ausgebaut und neue Projekte (REEMAP, HYPGEO, BopaBW, ReCharBo, H2020GEOSSMin) generiert, deren Ergebnisse auf nationalen und internationalen Konferenzen sowie Nutzerworkshops erfolgreich vorgestellt wurden. Im Projekt EnMAP2 soll auf den bisherigen Arbeiten der hyperspektralen Fernerkundung aufgebaut werden. Ein Schwerpunkt soll dabei auf die Entwicklung von robusten und übertragbaren Fernerkundungsprodukten in den Themenbereichen Exploration, Bergbau, Geologie und Boden gelegt werden, um zukünftige Satellitensysteme wie PRISM 2019, EnMAP 2020, Sentinel10 ~2025 oder ISS gestützte System wie DESIS 2018 oder HISUI 2019 effektiv nutzen zu können. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung und Implementierung terrestrischer und Drohnen-gestützter hyperspektraler Erkundung in Exploration, Bergbau, Boden und der Polarforschung. In diesem Zusammenhang ist sowohl die skalenübergreifende (Up and down scaling) Methodenentwicklung, d.h. vom Labor, über Aufschluss bis hin zur lokalen, regionalen und überregionalen/globalen Fernerkundung als auch die synergetische Nutzung der Hyperspektraldaten mit weiteren Geoinformationen aus Mineralogie, Geochemie und Geophysik vorgesehen.

Erste Bilder

Empfangen wurden die ersten Daten vom Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) sowie dem DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung, die die Bilder auch prozessieren und archivieren. Denn die Daten, die der Satellit zur Erde schickt, sind für den Nutzer nicht direkt verwendbar. Nur wenn sie weiterverarbeitet, also kalibriert, mit Lage- und Positionsbestimmungen versehen sowie die Einflüsse der Atmosphäre korrigiert werden, können die Nutzer am Ende quantitative und qualitative Aussagen aus den Produkten ziehen. Dabei wurde die Kalibration dieser ersten Aufnahmen mit Daten, die vom Instrument im Labor gemessen wurden, durchgeführt. Im Rahmen der sogenannten Commissioning Phase, die sechs Monate dauert, werden diese Kalibrationen nun noch auf die Eigenschaften des Instrumentes im Orbit optimiert und die Datenqualität weiter verbessert.

EnMAP - Erste Bilder EnMAP - Erste Bilder

Nachdem die Mission die "Launch and Early Orbit Phase" erfolgreich abgeschlossen hatte, wurden Stück für Stück die einzelnen Subsysteme des hochkomplexen Hyperspektral-Instrumentes unter Kontrolle des Deutschen Raumfahrtkontrollzentrums (GSOC) in Betrieb genommen.
Nun hat EnMAP erstmals einen Streifen von etwa 30 Kilometern Breite und 180 Kilometern Länge über Istanbul am Bosporus in der Türkei mit Europa und Asien aufgenommen und die Daten dann über die DLR-Bodenstation in Neustrelitz zur Erde heruntergesendet.

Quelle: DLR (Mai 2022)

Weitere Informationen:

Entwicklungskooperation und Fernerkundung

Wie viele andere Staaten engagiert sich Deutschland seit Jahren sehr stark in der internationalen Umwelt- und Klimapolitik und in der damit verknüpften Entwicklungszusammenarbeit. In der letzten Zeit wurden hierfür wegweisende internationale Vereinbarungen getroffen, insbesondere das Pariser Klimaabkommen, das Sendai Rahmenwerk zur Katastrophenvorsorge und die UN Nachhaltigkeitsziele. Umsetzung und Überprüfung dieser Abkommen und ihrer Indikatoren bringen einen erheblichen weltweiten Bedarf an Beobachtungsdaten, -technologien und -methoden mit sich. Die Satellitenfernerkundung bietet hierfür großes Potenzial und spielt nicht zuletzt vor dem Hintergrund neuer Möglichkeiten wie Copernicus und seiner globalen Daten und Dienste eine größer werdende Rolle. Vorteile der Fernerkundung ergeben sich insbesondere bei schwer zugänglichen Gebieten der Erdoberfläche. Dabei eröffnen sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in zivilen Kontexten.

Diese Kontexte legen ein großes Potenzial gerade auch für Entwicklungsländer nahe, da aufgrund ohnehin geringer bodennah erhobener Datenbestände deren Vorzüge (weitgehend autonome, systematische Datenerfassung über unzugänglichen Gegenden) besonders zum Tragen kommen können. Aufgrund zunehmender ökologischer und sozialer Probleme (Desertifikation, Erosion, Stadtentwicklung) in Entwicklungsländern scheint ein Bedeutungsgewinn wahrscheinlich.

Wichtigste Anwendungsbereiche sind Waldmanagement (Waldflächenkartierung, Monitoring der Entwaldung, Berechnung der Kohlenstoffspeicherung, Aufnahme und Vorhersage von Schädlingsbefall), Land- und Weidemanagement (Monitoring der Ernte, Kartierung, Ernteausfälle, Berechnung von zukünftigen Erträgen, Erfassen von Nutzflächen für den Anbau), Land Governance (Landnutzungsplanung, Bewertung von Landdegradierung, Erosionskarten, Katasterkarten zur Registrierung von Landeigentums- und Landnutzungsrechten), Wassermanagement (Wasserressourcenmanagement, Kartierung von Wasser- und Flusseinzugsgebieten, Hochwasserschutz), Biodiversität (Habitatsmanagement) und Katastrophenmanagement.

Der hohe Bedarf an Fernerkundungsdaten (FE-Daten) in Entwicklungsländern trifft auf zunehmende Verfügbarkeit von bezahlbaren oder kostenfreien FE-Daten: z. B. Landsat, Sentinel. Endnutzer der FE-Daten sind Behörden (Lokalverwaltung, Planungsbüros, Grundbuchamt, Katasteramt, Umwelt-, Landwirtschafts-, Forstministerien), politische Entscheidungsträger, internationale Organisationen (World Heritage Committee), Privatsektor (Einzelhandel, Versicherungen) und die Zivilgesellschaft. Gerade in Entwicklungsländern stehen Anwender aber auch vor Herausforderungen, die den Einsatz dieser Technologie in der Praxis behindern können. Wichtige Problembereiche stellen Datenauflösung, Kosten der Daten und der Verarbeitung, Wolkenbedeckung, mangelnde Kenntnis der Nutzer im Umgang, Datendownload mit instabiler Internetverbindung, Verarbeitungs- und Speicherkapazitäten der Computer, rechtliche Rahmenbedingungen, der politische Wille (Governance) sowie der Datenaustausch mit anderen Akteuren dar. Hier kann Copernicus durch den offenen Zugang auch für Partnerländer der EZ eine Chance bieten, trotz geringerer technischer und finanzieller Ressourcen die Vorteile der Fernerkundung zur Lösung drängender Probleme zu nutzen.

Raumfahrtagenturen verfolgen für die Entwicklungszusammenarbeit verschiedene Ansätze. Neben globalen Fernerkundungsprodukten und Plattformlösungen umfassen diese auch Methodenguidance, Capacity Building Initiativen und Kooperationen mit Entwicklungsagenturen und -banken.

Innerhalb der Partnerländer ist auch zu differenzieren zwischen fortgeschrittenen Schwellenländern, die bereits zum Teil über eine international konkurrenzfähige Satellitentechnologie und Fernerkundungsinfrastruktur verfügen (z. B. Brasilien, Indien, China) und den Partnerländern, die in diesem Bereich Nachholbedarfe haben. (DLR)

Bei der Deutschen Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) werden verschiedene FE-Technologien u. a. bei folgenden Projekten eingesetzt:

Weitere Informationen:

Entzerrung

Syn. Rektifizierung, geometrische Transformation, engl. rectification of an image, franz. redressement; Angleichung von Rasterdaten der Fernerkundung an ein geodätisches Koordinatensystem mittels einer Anzahl von Passpunkten. Dabei werden den Passpunkten des Bildes die korrespondierenden Koordinaten des geodätischen Systems zugeordnet. Die Passpunkte werden lagerichtig positioniert, wodurch der gesamte Bilddatensatz rechnerisch entzerrt wird. Die Entzerrung ist unabdingbar, wenn Satellitenbild-Mosaike erstellt werden oder wenn Satellitenbild-Datensätze in GIS-Anwendungen einfließen. Eine absolute Entzerrung beschränkt sich nicht nur auf geodätisch korrekte X-,Y-Werte, sondern verwendet auch die Z-Werte eines digitalen Höhenmodells (DHM).

Verzerrungen ergeben sich durch das Aufnahmesystem und das Geländerelief. Je nach Aufnahmesystem sind die Bilddaten mehr oder weniger verzerrt. So liefern z.B. aufgrund der relativ instabilen Fluglage (z.B. Schräglage) flugzeuggestützte Scanner in der Regel stärker verzerrte Bilder als z.B. Satelliten.

Neben einer Transformation in ein neues Bezugssystem müssen darüber hinaus die Grauwerte des Ausgangsbildes in Grauwerte des Ergebnisbildes umgerechnet werden (Resampling). Dabei können an einem Wert für ein einzelnes Pixel in der entzerrten Szene mehrere Pixelwerte des Ausgangsbildes beteiligt sein.

ENVISAT

Engl. Akronym für Environmental Satellite; größter je in Europa gebauter Erdbeobachtungssatellit (Gesamtmasse >8.000 kg beim Start), inzwischen nicht mehr aktiv. Eine Ariane 5 als Trägerrakete brachte ENVISAT vom Weltraumbahnhof Kourou (Französisch Guyana) am 1.3.2002 auf seine Umlaufbahn in 782 km Höhe. Der Satellit umkreiste die Erde mit einer Inklination von 98,52° auf einer sonnensynchronen, polaren Umlaufbahn in 100,5 Minuten und beobachtete regelmäßig Erdoberfläche und Atmosphäre unabhängig von Wetter und Tag-/Nacht-Wechsel. Alle 35 Tage überflog er dieselben Bereiche. Die Lebensdauer des Satelliten war auf fünf Jahre ausgelegt, später wurde die ENVISAT-Mission bis zum Jahr 2013 verlängert. Allerdings brach am 8. April 2012, wenige Wochen nach dem zehnten Jahrestag von Envisat in der Umlaufbahn der Kontakt zu dem Satelliten plötzlich ab. Nach intensiven Bemühungen um eine Wiederherstellung der Verbindung und der Untersuchung möglicher Ausfallszenarien wurde die Mission am 9. Mai 2012 von der ESA für beendet erklärt.

Hauptaufgabe von ENVISAT war die Beobachtung der globalen Umweltveränderungen. Das komplizierte Zusammenspiel der vielfältigen natürlichen und von Menschen verursachten Einflüsse auf unsere Umwelt, erfordert die gleichzeitige, abgestimmte Beobachtung der Atmosphäre, der Ozeane, der Polarregionen sowie der Veränderungen an Land. Im einzelnen lieferte ENVISAT neben vielen wissenschaftlichen und anwendungs-orientierten Beobachtungen, Messdaten zur Erforschung des Ozonlochs, der vermuteten globalen Erwärmung der Erde, zur Regenwaldabholzung, zur Versteppung und Verwüstung riesiger Landmassen, zum Bio-Inventar und zur Verschmutzung der Meere sowie zur Entwicklung der polaren Eisregionen. Auch Datenströme zur weiteren Erforschung von ENSO wurden geliefert.

Im Laufe seiner aktiven Zeit sammelte ENVISAT Daten in der Größenordnung von einem Petabit (1 + fünfzehn Nullen), was dem Inhalt der Festplatten von einer Million PCs entspricht. Einbezogen in die internationalen Programme für Klimaforschung GOOS und GODAE (Global Ocean Data Assimilation Experiment), öffnete ENVISAT die Ära der operationellen Ozeanographie.

Langfristig kann sich die Umweltbeobachtung zu einem Wirtschaftszweig gleicher Größe wie die Satellitennavigation entwickeln. Darin liegt die kommerzielle Bedeutung von ENVISAT.

Die 10 Instrumente auf ENVISAT
MIPAS Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding Messung von Spurengasen in der Atmosphäre
GOMOS Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars u.a. Ozonmessung
MERIS Medium Resolution Imaging Spectrometer Beobachtung von Land, Wasser und Atmosphäre
AATSR Advanced Along Track Scanning Radiometer Messung der Meeresoberflächentemperatur und der Landoberfläche
RA-2 Radaraltimeter Höhenmessung
MWR Microwave Radiometer Messung des atmosphärischen Wasserdampfgehaltes und des Flüssigwassergehalts von Wolken
DORIS Doppler Orbitography and Radio-Positioning Integrated by Satellite aktives Bahnbestimmungssystem
ASAR Advanced Synthetic Aperture Radar Beobachtung der Land-, Meeres- und Eisoberflächen
SCIAMACHY Scanning Imaging Absorption Spectrometer Chartography Beobachtung der Konzentration einer großen Anzahl von Gasen und Spurenstoffen
LRR Laser Retro-Reflektor (kein ENVISAT-Instrument i.e.S.) präzise optische Bahnvermessung mittels Laser vom Boden aus

An der Entwicklung und am Bau von ENVISAT waren im Auftrag der ESA über 100 Firmen beteiligt, von deutscher Seite unter anderem maßgeblich die Astrium GmbH in Friedrichshafen/Immenstaad. Sie war zusammen mit Astrium Ltd. Hauptauftragnehmer für den gesamten Satelliten. Die wissenschaftliche Leitung der beiden Instrumente SCIAMACHY und MIPAS lag bei der Universität Bremen und dem Forschungszentrum Karlsruhe.
Hier klicken zu einem virtuellen Expertengespräch über das ENVISAT-Konzept.
Während der gesamten Missionsdauer erfolgte eine intensive Überprüfung und Absicherung der Datenqualität durch Referenzmessungen, die so genannte Validation. Hieran, wie auch an der wissenschaftlichen Nutzung der Daten waren zahlreiche deutsche Forschungsinstitute beteiligt. Zur Validation steuerte das DLR sein eigenes Forschungsflugzeug bei.
Einen umfassenden nationalen Beitrag lieferte Deutschland auch für das ENVISAT-Bodensegment. Dies geschah mit der Einrichtung des Deutschen „Processing and Archiving Centers“ (D-PAC) beim Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) des DLR in Oberpfaffenhofen. Dort wurden Daten der Instrumente SCIAMACHY, MIPAS, GOMOS und ASAR zu so genannten Daten-Produkten verarbeitet und anschließend an die Nutzer verteilt. Für eine umfassende Nutzung der ENVISAT-Daten in Deutschland und anderswo arbeiten zahlreiche Forschungsinstitute in Ergänzung zu den Standardprodukten der ESA an der wissenschaftlichen Auswertung und der Schaffung neuer, zum Teil auf spezielle Bedürfnisse zugeschnittene Datenprodukte.

Envisat im Orbit

Quelle: ESA

Quelle: ESA
ENVISAT

Links: Künstlerische Darstellung von Envisat im Orbit

Rechts: Dieses Envisat-Bild stellt die Galapagos Inseln dar, ein ca. 1.000 km westlich vor Ecuador im Pazifik gelegener Archipel. Zu sehen ist Isabela, seine größte Insel. Die fünf Vulkane, die man auf der Insel erkennen kann sind von N nach S:
Wolf Volcano, Darwin Volcano, Alcedo Volcano, Sierra Negra Volcano und Cerro Azul Volcano. Die größere Insel rechts von Isabela ist San Salvador.
Das Bild wurde durch die Kombination von drei ASAR-Aufnahmen der gleichen Region generiert (23.3 2006, 14.8.2008, 1.1.2009). Die Farben im Bild ergeben sich aus Veränderungen der Oberflächen, die sich zwischen den Aufnahmezeitpunkten vollzogen haben.
Neben der Kartierung von Änderungen der Landoberfläche können Radardaten auch dafür verwendet werden Parameter der Meeresoberfläche zu bestimmen, wie z.B. die Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Wellenhöhe. Im Bild sind unterschiedliche Wellentypen und Windgeschwindigkeiten als Rippeln auf der Wasserfläche erkennbar.

Weitere Informationen:

ENVOC

Ozean-bezogenes Projekt als Vorbereitung auf die ENVISAT-Mission unter der Leitung des DLR und mit Beteiligung des Alfred-Wegener-Instituts, des GeoForschungsZentrums Potsdam, des GKSS-Forschungszentrums Geesthacht, einer Reihe nationaler und internationaler Behörden aus den Bereichen Meteorologie, Umwelt und Schifffahrt sowie von Universitäten.

ENVOC hatte zum Ziel

EO

Engl. Akronym für Earth Observation (Erdbeobachtung)

EO-1

Engl. Akronym für Earth Observing 1; 2000 gestarteter Satellit zur Erprobung eines neuen Erdbeobachtungssensors (ALI) im Rahmen des New Millenium Program der NASA.
Die Missionsschwerpunkte von EO-1 sind:

Seine Beobachtungsschwerpunkte liegen bei folgenden Themen: lokale und regionale Landbedeckung, Veränderungen der Landbedeckung, Atmosphärenbestandteile, landwirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit, Küstenschutz, Kontrolle eingewanderter Organismen, Wasserwirtschaft, gesundheitsbezogene Frühwarnsysteme, Flugsicherheit.

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Solarfarm in Dunhuang

Über Jahrhunderte hinweg haben sich Händler entlang der Seidenstraße auf die Oase von Dunhuang verlassen, um dort eine Atempause vor dem austrocknenden Sonnenlicht und der Hitze der Wüste Gobi zu bekommen. Im Jahr 2011 begann eine große Solarfarm am Rande der Stadt dieses ausdörrende Licht in eine Energiequelle für die Region zu verwandeln.
Der Advanced Land Imager (ALI) auf dem Satelliten Earth-Observing-1 (EO-1) nahm diese Bilderserie von der Installation der Solarpanele bei Dunhuang auf. Die Stadt liegt in der Provinz Gansu im westlichen China.
2006 (Bild 1) dominierte noch kahle Wüste mit Ausnahme der Straße und ein paar Flecken mit landwirtschaftlicher Nutzung (unten rechts). 2011 (Bild 2) erschienen Gittermuster aus Solarpanelen. 2012 (Bild 3) waren tausende Quadratmeter damit bedeckt. Im Mai 2015 bedecken die Panele bereits eine drei Mal so große Fläche wie 2012 (Bild 4). Dieses Bild besitzt hier nicht den gleichen Maßstab wie die ersten drei!
Nach Angaben der Zeitung China Daily begannen die Firmen China’s State Development & Investment Corporation und China Guangdong Nuclear Power Corporation (CGNPC) im August 2009 mit den Arbeiten. Zwei 10-Megawatt-Anlagen wurden im Juli 2010 eröffnet. Damit war der Standort Chinas erstes Großkraftwerk für Solarenergie.
Geplant ist ein weiterer Ausbau der Anlagen. Der chinesische Staatsrat setzte das Ziel, die Kapazität des Kraftwerks auf 1 Gigawatt bis 2020 zu erhöhen. Zum Vergleich: Chinas gesamte installierte Solarkapazität betrug am Ende des Jahres 2014 ca. 28,05 GW, die von Deutschland ca. 38,3 GW zur gleichen Zeit.
Geländeverfügbarkeit und Sonnenlicht sind keine limitierenden Faktoren bei der Ausdehnung. Es gibt über 3.500 km² ungenutztes Land um Dunhuang und die Region empfängt ca. 3.250 Sonnenstunden pro Jahr (zum Vergleich hier eine Liste der entsprechenden Werte für wichtige Städte rund um den Globus).

Allerdings werden die Solaranlagen mit mächtigen Staubstürmen fertig werden müssen, die im Frühjahr oft über die Gegend herfallen. Auch wird die Wasserknappheit die Reinigung der Panele erwschweren. Man rechnet damit, dass verschmutzte Panele deren Effizienz um 15 bis 20 % reduzieren können.

Quellen: NASA / NASA

Der Satellit bewegt sich in 705 km Höhe auf einer sonnensynchronen Umlaufbahn (Inklination 98,2°). Die Umlaufzeit beträgt 99 min, der Wiederholzyklus 16 Tage. Zur optimalen Vergleichbarkeit der jeweiligen Sensoren folgt EO-1 dem Satelliten Landsat 7 auf dessen Orbit in genau einer Minute Abstand.

EO-1 war für eine Betriebsdauer von 18 Monaten ausgelegt, er übertraf aber alle Erwartungen als erst nach 17 Jahren im März 2017 abgeschaltet wurde.

Weitere Informationen:

EO Browser

EO Browser kombiniert ein komplettes Datenarchiv der Missionen Sentinel-1, Sentinel-2, Sentinel-3, Sentinel-5P, Envisat Meris, Proba-V und MODIS, das ESA-Archiv von Landsat 5, 7 und 8, die globale Abdeckung von Landsat 8 sowie GIBS-Produkte an einem Ort und ermöglicht das Durchsuchen und Vergleichen von Bildern in voller Auflösung aus diesen Quellen. Man geht einfach zu seinem Interessengebiet, wählt Datenquellen, Zeitbereich und Wolkenbedeckung aus und sichtet die Ergebnisse.

Weitere Informationen:

EOC

Siehe Earth Observation Center

EOEP

Engl. Akronym für Earth Observation Envelope Programme; Erdbeobachtungsrahmenprogramm der ESA mit einer Entwicklungs- und Erforschungskompetenz, welche die Vorentwicklung von Technologien insbesondere für Instrumentelemente der Erdbeobachtung abdeckt.

EO-Lab

EO-Lab ist das wissenschaftliche Gegenstück zum Internetportal CODE-DE, das Erdbeobachtungsdaten des europäischen Copernicus-Programms für die öffentliche Hand zugänglich macht. Beide Internetplattformen ergänzen sich dabei, indem etwa KI-Algorithmen auf EO-Lab entwickelt und nach erfolgreichem Test auf CODE-DE auch zur Nutzung durch öffentliche Einrichtungen implementiert werden. So profitieren Wissenschaft und Gesellschaft gleichermaßen von den Synergien.

EO-Lab bietet Entwickler*innen und Wissenschaftler*innen für ihre Forschungsprojekte einen kostenfreien und performanten Zugang zu Daten nationaler Missionen, wie TerraSAR-X-, TanDEM-X- und EnMAP. Über dieses Datenangebot hinaus stehen durch die Anbindung von EO-Lab an die CODE-DE Cloud auch alle dort angebotenen Copernicus Daten zur Verfügung. Zusätzlich ermöglicht der direkte Link zu CREODIAS, einem der größten und performantesten Online-Datenarchive für Satellitendaten der europäischen Copernicus-Mission, einen schnellen Zugriff auf mehr als 25 PB an Fernerkundungsdaten.

Weitere Informationen:

EOMAP GmbH & Co.KG

Engl. Akronym für Earth Observation and Mapping; eine Ausgründung aus dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen mit einer Spezialisierung auf die operationelle Generierung und Vermarktung anspruchsvoller Kartenprodukte für Küsten- und Binnengewässer aus Fernerkundungsdaten. Physikalisch basierte, sensorübergreifende und automatisierte Prozessketten bilden die Grundlage für Kartierungen des Seegrundes (Wassertiefe, Seegrundbedeckung) sowie der Wasserqualität (Trübung, partikuläres und gelöstes organisches Material, Phytoplankton). Anwendung finden diese Verfahren beispielweise bei der Überwachung tagesaktueller Sedimentverteilungen bei Offshore-Baumaßnahmen im Auftrag von Umwelteinrichtungen oder der Öl- und Offshore-Industrie, sowie im Rahmen umfangreicher Kartierungen des Seegrundes und der Wassertiefe im Flachwasserbereich, u.a. in Australien, Mittelamerika, Arabischen Ländern und Europa. EOMAP arbeitet eng mit nationalen und internationalen Umwelt- und Forschungseinrichtungen wie der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW), dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), der Europäische Weltraumagentur (ESA) oder Behörden in Vietnam, Finnland und Mexico zusammen. Im Auftrag der EU leitet EOMAP auch das Europäische GMES-Projekt FRESHMON zum Aufbau eines europaweiten Monitoring von Binnengewässern.

eomap_great_barrier_reef The Great Barrier Reef Bathymetry

Es galt bisher als „nicht zu kartieren“: das Great-Barrier-Riff im Korallenmeer vor der Nordostküste Australiens. Wegen seiner schieren Größe – es erstreckt sich über 70.000 km² – würde die Kartierung mit herkömmlichen Methoden Jahrzehnte in Anspruch nehmen. Die flachen Riffe sind für Schiffe mit Echosounding oftmals nicht befahrbar, bei solchen Vermessungen kommt es immer wieder zu Unfällen. Das deutsche Unternehmen EOMAP hat nun erstmals eine räumlich hochaufgelöste Kartierung des gesamten Great-Barrier-Riffs vorgenommen.

EOMAP hat die Flachwasser-Bathymetrie (ca. 0-30 m Tiefe) und die Meeresboden-Reflexion des gesamten Great Barrier Reef (ca. 19.000 km² ) kartiert, wozu Daten des Landsat 7 verwendet wurden.

Quelle: EOMAP

Weitere Informationen:

EOMD

Engl. Akronym für Earth Observation Market Development, Programm der ESA zur Erschließung neuer Märkte für satellitenbasierte Informationsangebote.

Weitere Informationen:

eoPortal

Engl. Akronym für earth observation Portal; seit 2001 bestehende Webseite von ESA/ESRIN, die einen Zugang zu Ressourcen bzgl. Erdbeobachtung bietet. Zum (englischsprachigen) Angebot gehören Informationen und Dienstleistungen einschließlich Satellitenbildern, ferner Hinweise zum Auffinden von Daten, direkter Zugang zu Daten von Erdbeobachtungssatelliten und zu Karten, detaillierte Informationen zu Satellitenmissionen (Satellite Missions Database) und zu luftgetragenen Sensoren, ein umfangreiches Glossar, eine Akronymenübersicht, Veranstaltungshinweise, sowie die Möglichkeit zur Bestellung eines Newsletters.

Die weltweit einzigartige Zusammenstellung von Informationen über Missionen und Sensoren geht auf die profunde Arbeit von Herbert J. Kramer zurück, der sein Grundlagenwerk Observation of the Earth and its Environment nach Anfrage von ESA/ESRIN ab 2004 in das eoPortal integrierte und seither beständig weiterpflegt.

Der Zugang für Einzelpersonen und Organisationen erfolgt nach einer kostenfreien Registrierung. Damit ist gleichzeitig die Erstellung einer Webseite verbunden, über die der Subskribent eigene Informationen weitergeben kann.

Weitere Informationen:

EOS

1. Engl. Akronym für Earth Observation Summit
2. Engl. Akronym für Earth Observing System (NASA)

EOSDIS

Engl. Akronym für Earth Observing System Data and Information System; es ist ein Kernelement des NASA-Programms Earth Science Data Systems (ESDS). Zur Nutzung der erdwissenschaftlichen Daten der NASA aus verschiedenen Quellen (Satelliten, Flugzeuge, Feldmessungen und verschiedene andere Programme) stellt EOSDIS end-to-end-Möglichkeiten zur Verfügung.

Innerhalb von EOSDIS bietet beispielsweise das interaktive Tool WorldView global nach Satellitenbildern zu suchen, nur Stunden nachdem sie aufgenommen wurden. Auch die zugrunde liegenden Daten sind downloadbar.

Earth Science Data Operations Diagramm der
Earth Science Data Operations

Quelle: NASA

Weitere Informationen:

EOWEB GeoPortal (EGP)

Neues, für alle Nutzer verfügbare Erdbeobachtungsdatenportal des DLR. EGP bietet die gleichen Funktionalitäten wie sein Vorgänger EOWEB - und Vieles mehr. Neben einem neuen Look verfügt es über eine zweistufige Suche auf Collection- und Produktebene, einen direkten Download ausgewählter Produkte sowie ein Mapping-Tool. Für die Bestellung neuer TerraSAR-X-Aufnahmen muss weiterhin EOWEB verwendet werden.

Weitere Informationen:

EPOD

Engl. Akronym für Earth Science Picture of the Day; ein Online-Angebot von NASA's Earth Science Division, des EOS Project Science Office (angesiedelt am Goddard Space Flight Center) und der Universities Space Research Association. EPOD stellt verschiedenste Prozesse und Phänomene heraus, die unseren Planeten und unser Leben prägen. Dazu sammelt und archiviert EPOD Bildmaterial, Grafiken und Kunstwerke mit kurzen erläuternden Texten und Links, die Erscheinungen des Systems Erde beispielhaft veranschaulichen. Das Bildmaterial besteht aus Satelliten- und Luftbildern, aber auch aus terrestrischen Aufnahmen. Das bis ins Jahr 2000 zurückreichende Archiv kann entweder monatsweise oder nach diversen Kategorien durchsucht werden.

Das folgende Photo zeigt die Überreste eines Höhen(forschungs)ballons kurz nach seinem Platzen über der thessalischen Ebene in Nordgriechenland. Dies war Griechenlands erstes suborbitales Photographieprojekt. Das Projekt, das den Ballon startete trägt die Bezeichnung SlaRos (Tesla, Ikaros), die Mission wird Stratonauts genannt. Der Berg Olympus befindet sich unter den Wolken links oben, links des Ballons liegt das Ägäische Meer.

platzender_ballon_lres Platzender Höhenforschungsballon

Der Ballon erreichte eine Höhe von 33.923 m bevor er platzte. Generell platzen Höhenballons, wenn der Atmosphärendruck zu niedrig ist, um das expandierende Volumen des Gases im Ballon zurückzuhalten. Die Kapsel dieses Ballons wurde wohlbehalten geborgen und wird bei einem künftigen Start wieder verwendet.
Beachtenswert ist die schwarze Färbung des Himmels, die sich dadurch erklärt, dass oberhalb von ca. 18.288 m zu wenige Luftmoleküle vorhanden sind, die das Sonnenlicht effektiv streuen könnten.
Das Foto wurde am 26. August 2013 um 12h29 UTC aufgenommen.
Photo details: The picture is a 1280 x 720 frame from a High Definition, Gopro Hero3 camera, configured to 50 fps (frames per second). It's impossible to take a picture like this with a point-and-shoot camera.

Quelle: USRA

Aktuelle Bilder können per Newsletter und über soziale Netzwerke kostenfrei abonniert werden.

EPS

Engl. Akronym für EUMETSAT Polar System; System von Wettersatelliten, bestehend aus der METOP-Serie und dem zugehörigen Bodensegment. Aktuell sind dies die Satelliten Metop-B und -C. Metop-A, der erste Satellit dieser Reihe, wurde Ende 2021 aus der Umlaufbahn entfernt.

EPS ist der europäische Beitrag zum Initial Joint Polar System Agreement (IJPS), einer Vereinbarung zwischen EUMETSAT und NOAA. Die Metop-Satelliten fliegen in einer niedrigen Erdumlaufbahn, die dem lokalen "Morgen" entspricht, während die USA für die "Nachmittags"-Abdeckung zuständig sind.

Metop - Second Generation (Metop-SG) ist die nächste Generation von EUMETSAT-Satelliten in der polaren Umlaufbahn, die an frühere erfolgreiche Missionen anknüpft. Diese nächste Generation wird die Fortsetzung der meteorologischen Beobachtungen aus der polaren Umlaufbahn im Zeitraum 2023-2043 sicherstellen. Durch die innovativen europäischen Instrumente, die auf dem Metop-SG-Satelliten zum Einsatz kommen, werden die Beobachtungen einen neuen Standard erreichen.

Die Mission (bekannt als EUMETSAT Polar System-Second Generation oder EPS-SG) besteht aus zwei Serien von Satelliten, Metop-SG A und B, die auf der gleichen Vormittagsumlaufbahn fliegen wie die derzeitigen Metop-Satelliten. Die Höhe der Umlaufbahn liegt zwischen 823 und 848 (abhängig von den Breitengraden). Von Metop-SG A und Metop-SG B wird es jeweils drei Satelliten geben.

Weitere Informationen:

ERBE

Siehe Earth Radiation Budget Experiment

ERBI

Engl. Akronym für Earth Radiation Budget Instrument; Instrument an Bord von Nimbus-7 zur Erfassung des Strahlungshaushalts der Erde.

ERBS

Engl. Akronym für Earth Radiation Satellite; vom Space Shuttle 1984 ausgesetzter Satellit der NASA zur Messung des Strahlungshaushalts der Erde. ERBS bewegt sich auf einer geneigten, nicht-sonnensynchronen Umlaufbahn in 585 km Höhe. Die Inklination beträgt 57°, die Umlaufzeit 96,3 min. Die Mission wurde 2005 beendet.

Weitere Informationen:

ERDAS IMAGINE

Rasterorientiertes Programmpaket zur Visualisierung, Manipulation und  Analyse von Luft- und Satellitenbildern sowie geographischer Datensätze. ERDAS IMAGINE deckt alle Aufgaben der komplexen Bildverarbeitung, hochgenauen Entzerrung und differenzierten Raster-GIS-Analyse bis hin zur hochwertigen Kartengestaltung und einer dynamischen 3-D-Visualisierung ab.

Weitere Informationen:

Erdbeobachtung

Engl. earth observation, in diesem Kontext auch Erdfernerkundung; jede Tätigkeit, die sich mit der instrumentengestützten Sammlung von Daten über die Erdoberfläche oder die Erdatmosphäre von Satelliten, von Raumfahrzeugen oder von Luftfahrzeugen aus befasst. Der Begriff umfasst auch die Verarbeitung, Analyse und Nutzung der empfangenen Daten. Das übergeordnete Ziel ist die Erfassung von räumlichen Strukturen sowie die Ableitung von Prozessen auf der Erdoberfläche. Dabei werden sowohl aktive als auch passive Sensortechniken verwendet. Räumlich ist die Erdbeobachtung aufgeteilt in die Erfassung der Landflächen, der Ozeane und der Atmosphäre.

Elektromagnetische Strahlungsvorgänge als Basis der Fernerkundung:
  • Elektromagnetische Strahlung ist eine Energieabgabe von Materiekörpern.
  • Ein Körper, d.h. ein Objekt, absorbiert und/oder reflektiert dabei in Abhängigkeit von seinem Zustand (z.B. Erwärmung eines Körpers bzw. Wuchsstadium einer Pflanze) elektromagnetische Strahlung. Ein Teil der absorbierten Strahlung wird als Wärmestrahlung (Thermalstrahlung) emittiert.
  • Elektromagnetische Strahlung transportiert elektrische und magnetische Energie in Wellenform mit Lichtgeschwindigkeit. Dabei wird eine elektromagnetische Welle durch die Wellenlänge λ (in Meter) und Frequenz ν (in Hertz) beschrieben, die die physikalischen Eigenschaften der Strahlung bestimmen
  • Von besonderer Bedeutung für die Erdfernerkundung sind mehrere Spektralbereiche des elektromagnetischen Spektrums im sichtbaren Licht, im Infrarot und auch im Mikrowellenbereich. Das sichtbare Licht erstreckt sich im Wellenlängenbereich etwa zwischen 0,4 µm bis 0,7 µm, an das sich das Ultraviolett (kurzwellige Seite) und das Infrarot (längerwellige Seite) anschließen. Das Infrarot wird weiter unterteilt in das nahe Infrarot (etwa zwischen 0,7 µm bis 1,1 µm), in das kurzwellige Infrarot (etwa zwischen 1,1 µm bis 3 µm), in das mittlere Infrarot (etwa zwischen 3 µm bis 7 µm) und in das ferne Infrarot (etwa ab 7 µm), das auch Thermalstrahlung genannt wird. Dabei sind die verschiedenen Bereiche nicht scharf zu trennen, sie gehen ineinander über. Die Unterbereiche des Infrarots werden von verschiedenen Autoren zuweilen auch anders definiert. Herauszustellen ist, dass die Erdfernerkundung nur Teile dieser Spektralbereiche nutzen kann.
  • Die Sonne ist die Energiequelle für die solare Strahlung, deren Wellenlängenbereich aus Sicht der Fernerkundung zwischen λ = 0,3 µm und etwa λ = 3,5 µm zu begrenzen ist (Wellenlängen vom ultravioletten über den sichtbaren bis zum infraroten Spektralbereich,
  • Reflektierte Einstrahlung sowie von der Erdoberfläche nach Absorption der Einstrahlung im Infrarot emittierte Wärmestrahlung sind die Quellen der in der Fernerkundung auszuwertenden elektromagnetischen Strahlung.
  • Beim Durchgang durch die Atmosphäre verringert sich die direkte Sonnenstrahlung, so dass am Boden nur noch ein Teil der Strahlung ankommt. Dabei ist die Durchlässigkeit der Atmosphäre für die elektromagnetische Strahlung stark vom Zustand der Atmosphäre (Aerosolgehalt, Feuchtegehalt, Schichtung, Wetterlage), vom zurückgelegten Weg der Strahlung durch die Atmosphäre und von der Wellenlänge der Strahlung abhängig.
  • Die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften der in der Atmosphäre vorkommenden Gase sind für ein komplexes Zusammenspiel von Streuung und Absorption verantwortlich.

deLange 2020

Die Erdbeobachtung stellt eine wichtige Anwendung der Raumfahrt dar und war bereits in deren frühen Jahren ein Hauptziel. Bekannt wurden die Versuche der USA von 1959, militärische Aufklärung mit Fotosatelliten (Corona-Programm) über der UdSSR durchzuführen.

Die Landoberfläche der Erde ist Lebensraum von 7,95 Milliarden Menschen (2022). Sie ist ständigen Veränderungen unterworfen, wobei die menschliche Nutzung den dynamischsten Faktor darstellt. Die nachhaltige Nutzung der Ressource Landoberfläche ist von zentraler Bedeutung für unsere Zukunft und erfordert detaillierte Kenntnisse über Zustand und Veränderungen des menschlichen Lebensraums. Die Satellitenfernerkundung bietet die Möglichkeit, Veränderungen der Erdoberfläche kontinuierlich und global zu erfassen und besitzt dadurch ein enormes wissenschaftliches und ökonomisches Potenzial.

Aktuelle und künftige Anwendungsfelder im Bereich Erdbeobachtung umfassen:

Der rasch wachsende weltweite Bedarf an Geodaten macht satellitengestützte Erdbeobachtung mit ihrem breiten Anwendungsspektrum zu einem wichtigen Wirtschaftsfaktor. Deutsche Unternehmen beginnen sich im weltweiten Datenvertrieb in führender Rolle zu platzieren. Kleine und mittlere Dienstleistungsunternehmen entwickeln Software oder bieten direkt Geoinformationsdienste an, beispielsweise zur Aktualisierung und Erstellung raumbezogener Fach- und Planungsdaten zur Landbedeckung, zur Erstellung von Ertragsprognosen in der Landwirtschaft, zur Erfassung von Bodenbewegungen bei erdrutschgefährdeten Bauprojekten oder auch zur Einschätzung der Gewässergüte und Unterwassertopographie von Küstenregionen.

So malerisch ein hochauflösendes Bild eines bestimmten Ortes auf der Erde auch sein mag, mehrere Anwendungen und Dienstleistungen, z.B. Ernteprognosen, Abholzungsmonitoring, EO-Datenerhebung für Versicherungszwecke und Stadtplanung erfordern keine Erdbeobachtungsdaten im Zentimeterbereich. Für solche Anwendungen sind Auflösungen in der Größenordnung von 2,5 m - 5 m ausreichend. Darüber hinaus werden diese Auflösungen auch für "Change Detection"-Ansätze von militärischen Nutzern bevorzugt, die am besten durch eine Mischung aus sehr wenigen hochauflösenden Satelliten und einer großen Konstellation von niedrigauflösenden Satelliten realisiert werden. Während der hochauflösende Satellit die interessierenden Bereiche alle paar Tage oder Wochen einmal beobachtet, bietet eine Flotte von niedrigauflösenden Satelliten eine sehr häufige und breite Abdeckung, die es leicht macht, Änderungen zu erkennen. Überschreiten diese einen bestimmten Schwellenwert und erfordern daher einen genaueren Blick des Betrachters, wird ein hochauflösender Satellit beauftragt, eine aktuelle Beobachtung des interessierenden Bereichs durchzuführen und der gesamte Beobachtungszyklus der Änderungserkennung beginnt von neuem.

Die Erdbeobachtung erlebt derzeit (2019) den größten Wandel ihrer Geschäftsmodelle, da die immer besseren Fähigkeiten und die Miniaturisierung von Sensoren, Satelliten und Computern die Konvergenz des kommerziellen mit dem zivilen und militärischen Bereich ermöglichen.

Heute besteht eine Mischung aus etablierten Erdbeobachtungsunternehmen und neuen Unternehmen wie Planet, SATLANTIS und anderen, die auf der neuen Welle kommerzieller Möglichkeiten reiten und auf der Entwicklung des Sektors aufbauen und diese unter Ausnutzung dieser Möglichkeiten vorantreiben:

All diese Fähigkeiten tragen sowohl zur kommerziellen Attraktivität bei als auch zum Interesse der militärischen Nutzer, die nach kostengünstigen Lösungen suchen, die ihre hochklassigen Aufklärungssysteme ergänzen und so sowohl die Ausfallsicherheit als auch die Verfügbarkeit der Dienste erhöhen können.

Ein Programm zur globalen Kooperation bei der Erdbeobachtung ist das Global Earth Observing System of Systems, das 2005 in Brüssel von etwa 40 Staaten beschlossen wurde.

Weitere Informationen:

Erdbeobachtungssatellit

Engl. earth observation satellite; unbemannter Weltraumflugkörper (Satellit), der Messeinrichtungen zur laufenden und systematischen Aufzeichnung von Sachverhalten an der Erdoberfläche trägt (Fernerkundungssystem). Erdbeobachtungssatelliten (EO-Satelliten) messen die von allen Körpern und Strukturen auf der Erde emittierte elektromagnetische Strahlung, die durch die geometrische Struktur der Oberfläche sowie durch die Zusammensetzung des jeweiligen Körpers bestimmt ist. Messeinrichtungen sind multispektrale Scanner oder (v.a. in der Vergangenheit in der russischen Erdbeobachtung) photographische Systeme. Von abbildenden Sensoren registrierte spezifische Spektralsignaturen werden in kronkrete Bilder umgesetzt. Erdbeobachtungssatelliten können nach Sensoren, Orbit, Flughöhe sowie nach Aufnahme- und Einsatzbereich unterschieden werden.

Die Vorteile der Erdbeobachtung per Satellit liegen in der Aktualität der Satellitendaten (oft innerhalb von Stunden verfügbar), in ihrer Abdeckung großer Gebiete bzw. der gesamten Erde, sowie in ihren hohen Wiederholraten, was Vergleiche und Zeitreihenanalysen erlaubt. Ferner wird die Erde in vielen Spektralbereichen (sichtbares Licht, Infrarot, Mikrowellen) beobachtet.

Einsatzbereiche sind u.a. Land- und Forstwirtschaft (Ernteabschätzung, Überwachung von Weidegebieten, Entdeckung von Waldbränden, Abschätzung von Umweltschäden), Kartographie, Geologie (Prospektion von Bodenschätzen), Meeres- und Gewässerkunde und Klimaforschung.

Heute nutzen viele Länder EO-Satelliten und verlassen sich auf die dadurch mögliche kontinuierliche Sicht auf die Erde. Der Grund dafür reicht von rein kommerziellen und zivilen Zwecken bis hin zu 100 % militärisch orientierten Zielen mit einem schwimmenden Dual-Use-Bereich dazwischen.
Ausgelöst durch den Erfolg von Spionagesatelliten hat sich die Sicherheitsdimension des Weltraums mit der Zeit erhöht. Heute wird der Weltraum für Navigation, Weltraumaufklärung, Kontrolle eigener oder fremder Raketen, Kommunikationszwecke, Frühwarnung und mehr genutzt. Gleichzeitig hat sich EO für Anwendungen über die Aufklärung hinaus bewährt, wie z.B. Stadtplanung, Umweltüberwachung sowie Schutz- und Ortungsanwendungen.
Folglich hat die EO einen Dual-Use-Charakter, was sie für Programme und Projekte im Rahmen von öffentlich-privaten Partnerschaften (PPP) attraktiv macht. Während das europäische Kopernikus-Programm das Dual-Use-EO-Programm in den Vordergrund stellt, sind GeoEye, COSMO-SkyMed und TerraSAR weitere Beispiele für EO-Satelliten, die nach dem PPP-Prinzip gebaut werden und den Interessen ziviler und militärischer Nutzer dienen.

Im Vergleich zu Wettersatelliten verfügen Erdbeobachtungssatelliten über Instrumente mit bedeutend höherer Auflösung (z.B. LANDSAT, ERS1/2, SPOT, MOS. Hochauflösende Satellitensensoren besitzen u.a. IKONOS, Quick-Bird, OrbView-3.

Listen operationeller (Erdbeobachtungs)satelliten:

Weitere Informationen:

Erdgezeiten

Gezeitenwirkungen auf die 'feste' Erde durch die Gravitationswechselwirkung der Erde mit Mond und Sonne (Erdgezeiteneffekte). Wegen der viskoelastischen Eigenschaften der Erde reagiert sie auf die Gezeitenkräfte, z.B. in der Höhe mit einer täglichen Variation im dm-Bereich. Diese Massenverlagerungen, zusammen mit denen der Meeresgezeiten und der Atmosphärengezeiten und deren Auflasteffekten erzeugen selbst sekundäre Gezeitenbeiträge (indirekte Gezeiteneffekte). Die Systemantwort der viskoelastischen Erde läßt sich als geometrische Deformationen, als Gezeitenpotential außerhalb der Erde und als Schwerevariation beobachten.

Erdnahes Objekt

Engl. Near-Earth Object, NEO, auch Erdbahnkreuzer; Bezeichnung für Asteroiden, Kometen und große Meteoroiden, welche bei ihrem Umlauf um die Sonne die Erdbahn kreuzen und deshalb eine Kollisionsgefahr bergen. Um dieser Gefahr begegnen zu können, sind genaue Kenntnisse über solche Objekte notwendig.

Weitere Informationen:

Erdoberfläche

EROS

Engl. Akronym für Earth Resources Observation Systems; kommerzielle Erdbeobachtungssatelliten, basierend auf dem Satellitenbus der israelischen Ofek-Satellitenserie und hergestellt von IAI (Israel Aircraft Industries). Diese Satelliten-Serie wird von der israelisch-US-amerikanischen Firma ImageSat International betrieben.

ERS-1/-2

Engl. Akronym für European Remote Sensing Satellite; ERS-1 und ERS-2 (Starts: 1991 bzw. 1995), mittlerweile außer Dienst befindliche Satellitensysteme der ESA zur multidisziplinären Mikrowellen-Fernerkundung. Sie umrundeten die Erde auf sonnensynchroner polarer Umlaufbahn in ca. 100 min bei einer Neigung von 98,52°, und in 35 Tagen hatten sie fast jede Stelle der Erde zumindest einmal mit ihren Sensoren bestrichen. ERS-1 ist seit 2000 nicht mehr aktiv, übertraf aber seine geplante Nutzungsdauer um das Doppelte. ERS-2 wurde im Sommer 2011 außer Dienst genommen und auf eine niedrigere Umlaufbahn (570 km Höhe) geschickt, wo das Kollisionsrisiko mit anderen Satelliten oder Weltraumschrott geringer ist.
Der Wiedereintritt der Satelliten in dichtere Schichten der Erdatmosphäre wird laut Schätzungen in weniger als 25 Jahren stattfinden. Die Satellit werden weiterhin überwacht, um den Zeitpunkt des Wiedereintritts und den Wiedereintrittskorridor vorhersagen zu können.

Die ERS-Instrumente
Radar Altimeter

RA (Radar Altimeter); das Radaraltimeter ist ein aktiver Ku-Band (13.8 GHz) Mikrowellensensor in Nadirrichtung, der dazu ausgelegt ist, die Laufzeiten der zum Meer und zu Eisflächen ausgesandten und reflektierten Signale zu messen. Er funktioniert in zwei alternierenden Beobachtungsmodi (Ozean oder Eis) und liefert dabei Informationen über Wellenhöhe, Windgeschwindigkeit über der Wasserfläche, Meerespiegelhöhe, Oberflächengeoid und Gezeiten sowie verschiedene Parameter über Meereis und Eisschilde.

ATSR

ATSR (Along-Track Scanning Radiometer); das Radiometer besteht aus zwei Instrumenten, einem abbildenden Infrarotradiometer (IRR) und einem passiven Mikrowellensondierer (MWS). Das IRR an Bord von ERS-1 besitzt vier Kanäle und wurde für die Messung der Temperaturen der Meeresoberfläche (Genauigkeit <0,5 °C). Es misst auch die Temperaturen an den Wolkenoberseiten, die Wolkenbedeckung und die Temperaturen auf der Landoberfläche (hilfreich bei der Waldbrandüberwachung). Für ERS-2 wurde das IRR mit zusätzlichen Kanälen im sichtbaren Bereich zum Vegetationsmonitoring ausgestattet. Das MWS ist mit zwei Kanälen ausgelegt, es misst den Gesamtwassergehalt der Atmosphäre über einer Bodenspur von 20 km Breite.

GOME

GOME (Global Ozone Monitoring Experiment) ist ein Spektrometer, das im ultravioletten und im sichtbaren Spektralbereich in Nadir-Richtung das atmosphärische Ozon weltweit beobachtet. GOME wurde mit ERS-2 im April 1995 gestartet. Seit Sommer 1996 liefert die ESA über CD-ROM und Internet im 3-Tages-Rhythmus globale Datensätze zum Ozon-, Stickstoffdioxid und zur Bewölkung. Ein weiteres Leistungsmerkmal von GOME ist seine Fähigkeit auch andere chemisch aktive atmosphärische Spurengase aufzuspüren und Informationen über die Aerosol-Verteilung zu liefern.

MWR

MWS/MWR (Microwave Sounder / Microwave Radiometer); das passive Radiometer mit zwei Kanälen (23,8 und 36,5 GHz) misst den Gesamtwassergehalt der Atmosphäre in Nadirrichtung über einer Bodenspur von 20 km Breite. Dies dient der wichtigsten Aufgabe von MWS, der Ermittlung der wasserdampfbedingten Verzögerung der Altimetersignale bei ihrem Weg durch die Troposphäre und der Abschätzung der Abschwächung des Altimetersignals durch das flüssige Wasser in den Wolken.

SAR

SAR (Synthetic Aperture Radar); Teilfunktion des Instruments AMI (Active Microwave Instrument) mit zwei Modi: Im Abbildungsmodus erzeugt SAR Tag und Nacht detailreiche Bilder von der Erdoberfläche in einem 100 km breiten Streifen und unabhängig von den Witterungsbedingungen. Der Wellenmodus zur Beobachtung der Ozeanwellen erfolgt in Kombination mit der Arbeit des Windscatterometer (WS s.u.), dem dritten Modus von AMI. Die Messungen versprechen die Verbesserung von Ozeanvorhersagemodellen, aber die Bilder zeigen auch andere Phänomene, wie interne Wellen, Ölflecken und Meereis.

Scatterometer

WS, die Aufgabe des AMI-Modus als Windscatterometer ist es, Informationen über die Windgeschwindigkeit und -richtung dicht über der Meeresoberfläche zu sammeln, die in Modelle, globale Statistiken und klimatologische Datensätze integriert werden sollen. Die Arbeitsweise beruht auf der Aufzeichnung der veränderten Radarreflektivität der Meeresoberfläche, die abhängig ist von den kleinen Rippelwellen an der Wasseroberfläche. Die Rückstreuung des Radarsignals ist abhängig von den Wellenrippeln, und da die Energie in diesen Rippeln mit der Windgeschwindigkeit zunimmt, verstärkt sich auch die Rückstreuung mit der Windgeschwindigkeit.

PRARE

WS, PRARE (Precise Range and Range Rate Equipment), ein Allwetter-Entfernungsmessgerät auf Mikrowellenbasis für die hochpräzise Bahnbestimmung und für geodätische Anwendungen, z.B. zur Beobachtung von Bewegungen der Erdkruste und zur Bestimmung des Erdschwerefeldes.

LRR

LRR, (Laser-Retroreflector), im Infrarot arbeitendes, optisches Gerät, das als Reflektor für von Bodenstationen ausgesandte, gepulste Laserstrahlen dient. Dieses passive Gerät zur Bestimmung der präzisen Höhe des Satelliten (Bahnvermessung) ist kein Instrument im hier üblichen Sinne.

Quellen: s.u. weitere Informationen

Wichtigstes Instrument war ein C-Band SAR, das eine 30x30 m-Bodenauflösung erreichte. Sein Einfallswinkel betrug 23°, seine Bodenspur war 100 km breit. Es lieferte Tag und Nacht und unabhängig von den Witterungsbedingungen Farbbilder von den Meeren, Küsten- und Polareisbereichen sowie vom Festland.
ERS-2 war mit sehr ähnlichen Instrumenten ausgestattet wie ERS-1, lediglich das Spektrometer GOME wurde zusätzlich montiert.
Als Innovation konnten ERS-1+2 zusammen interferometrische Daten liefern: die Orbits waren leicht verschieden, wodurch die Satelliten die Erdoberfläche aus leicht anderem Winkel betrachteten. Kombinierte man zwei Aufnahmen von ERS 1+2 und rechnete die Unterscheide heraus, so konnte man die Bewegung der Erdkruste (im Bereich von einigen Zentimtern) als Bild deutlich machen. So lieferten die Satelliten eine genaue Übersicht wie sich die Erdoberfläche nach Vulkanausbrüche oder Erdbeben verändert hatte und erlaubten bei dem Ausbruch eines Vulkans unter Eis in Island eine Vorhersage in welche Richtung sich eine bildende Schlammlawine bewegen würde. Das Gebiet konnte evakuiert werden, es gab zwar enorme Sachschäden, aber niemand kam ums Leben.

Exploded View of ERS-1 Explosionszeichnung des ERS-1
und Zusammenfassung der technischen Spezifikationen Quelle: DEOS TU Delft
Anomalien der Meeresspiegelhöhen ermittelt mit Altimeterdaten von ERS-1 und -2, Animation von Januar 1997 bis Mai 2003 Anomalien der Meeresspiegelhöhen ermittelt mit
Altimeterdaten von ERS-1 und -2,
Animation von
Januar 1997 bis Mai 2003

Zum Start der Animation auf Bild klicken

Quelle: DEOS TU Delft (R.o.)

Anwendungsbereiche von SAR-Daten der ERS-Satelliten:

Weitere Informationen:

ERTS-1

Engl. Akronym für Earth Resources Technology Satellite; ursprüngliche Bezeichnung für den 1972 gestarten Satelliten Landsat-1. Sein Design beruhte auf dem des Wettersatelliten Nimbus-4. ERTS-1 trug u.a. den MSS, ein Multispektralscanner, der die Erde aus einer Höhe von 900 km abbildete, und zwar mit Spektralbändern im grünen, roten und infraroten Bereich und mit einer Auflösung von 80 m. Der Satellit hatte eine polnahe, sonnensynchrone Umlaufbahn. Missionsende war 1978.

Die Planungen für ERTS-1 begannen 1967 als gemeinsames Projekt der NASA und des dem US-amerikanischen Innenministerium unterstellten Geologischen Dienstes (USGS). ERTS-1 galt als Test für die Durchführbarkeit eines Satellitensystems zur Erkundung irdischer Ressourcen. Die Wahl der Wellenlängen der Sensoren zielte vorrangig auf forstliche und geologische Anwendungen, in denen schon traditionell Farbinfrarot-Photographie verwendet wurde.

ERTS-1 ist für weite Teile der Erde die einzige Quelle für historische Daten und ist somit für den Nachweis von Veränderungen (Change Detection) äußerst nützlich.

ESA

Engl. Akronym für European Space Agency; Europäische Weltraumagentur. Ihre Aufgabe ist die Nutzung und Förderung der Raumfahrt und Raumforschung zu ausschließlich friedlichen Zwecken und die Koordination der nationalen Raumfahrtprogramme ihrer 22 Mitgliedsstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Großbritannien, Irland, Italien, Luxemburg, die Niederlande, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, die Schweiz, Spanien, die Tschechische Republik und Ungarn). Kanada beteiligt sich über ein Kooperationsübereinkommen an einigen Projekten. Bulgarien, Lettland, Litauen, Malta, die Slowakische Republik und Slowenien sind "Europäische Kooperationsstaaten".

Die Zielsetzung ihrer Projekte ist dementsprechend vielfältig – von der Erforschung der Erde, ihres unmittelbaren Umfelds, des Sonnensystems und des Universums über die Entwicklung satellitengestützter Technologien und Dienstleistungen bis hin zur Förderung verschiedener europäischer High-Tech-Industrien.

Darüber hinaus arbeitet die ESA mit der EU zusammen, um die Programme Galileo und Copernicus zu verwirklichen.

Kopf der ESA-Webseite Quelle: ESA

2019 beschäftigt die ESA zirka 2300 hochqualifizierte Mitarbeiter aus allen Mitgliedsstaaten – Wissenschaftler, Ingenieure, IT-Spezialisten und Verwaltungsangestellte. Die ESA-Aktivitäten lassen sich in ein "Pflichtprogramm" und eine Reihe optionaler Programme unterteilen. Das Pflichtprogramm, das die Weltraumforschungsprogramme und das allgemeine Budget umfasst, wird von allen Mitgliedsstaaten gemeinsam finanziert. Der anteilsmäßige Beitrag der einzelnen Staaten richtet sich dabei nach dem jeweiligen Bruttoinlandsprodukt. Hinsichtlich der optionalen Programme ist es hingegen jedem einzelnen Staat freigestellt, ob und in welcher Höhe er sich beteiligt.

Das geschätzte Budget der ESA für 2020 beträgt 6,7 Milliarden Euro. Die ESA funktioniert nach dem Prinzip eines geographischen Mittelrückflusses (“Geographic Return“), d.h. sie investiert über Industrieaufträge für Raumfahrtsprogramme in jedem Mitgliedsstaat Beträge, die mehr oder weniger den Beitragsgeldern des jeweiligen Landes entsprechen. Die europäischen Pro-Kopf-Investitionen in die Raumfahrt sind vergleichsweise gering. Für die Raumfahrtausgaben bezahlt jeder Bürger eines ESA-Mitgliedsstaates Steuergelder etwa in der Höhe eines Kinobesuchs. In den Vereinigten Staaten sind die Investitionen in die zivile Raumfahrt fast viermal so hoch.

Die Betätigungsfelder der ESA reichen von der Erforschung der Erde, ihres unmittelbaren Umfelds, des Sonnensystems und des Universums über die Entwicklung satellitengestützter Technologien und Dienstleistungen (Raumfahrzeugträger, Satelliten und Bodenanlagen) bis zur Förderung verschiedener europäischer Hochtechnologie-Industrien. Dazu startet sie startet Erdbeobachtungs-, Navigations-, Telekommunikations- und Astronomiesatelliten, schickt Raumsonden in entlegene Regionen des Sonnensystems und beteiligt sich an der bemannten Exploration des Weltraums. Durch die intensive Kooperation mit außereuropäischen Weltraumorganisationen sollen die gewonnenen Erkenntnisse und Erfindungen nicht nur Europa, sondern der gesamten Menschheit zugute kommen.

An der Spitze der ESA steht ein Generaldirektor, der alle vier Jahre vom ESA-Rat gewählt wird. Jede Forschungssparte hat darüber hinaus ein eigenes Direktorat, das dem Generaldirektor untersteht. Amtierender Generaldirektor der ESA ist seit dem 1. März 2021 der Österreicher Dr. Josef Aschbacher. Die ESA hat ihren Hauptsitz in Paris, wo auch die Beschlüsse für Zukunftsprojekte gefasst werden. Daneben hat die ESA in ganz Europa weitere Zentren mit jeweils verschiedenen Aufgabenbereichen:

Ferner unterhält die ESA Verbindungsbüros in den USA, Russland und Belgien, einen Raumflughafen in Französisch-Guayana sowie Bodenstationen (“Tracking Stations“) zur Kommunikation mit den ESA-Satelliten und Sonden in verschiedenen Teilen der Welt.

Die eduspace-Seiten der ESA bieten hervorrragendes Material zu (Selbst)studium sowie zu Unterricht/Lehre einschließlich der Möglichkeit zum Download von Software zur Verarbeitung von Satellitenbildern (LEOWorks). Die ESA-Seiten Satellite Images - Observing the Earth und Multimedia Gallery enthalten umfangreiches Bildmaterial zu den Bereichen Erdbeobachtung und Weltraumfahrt. Insgesamt sind die ESA-Seiten eine Fundgrube für erdbeobachtungs- und raumfahrtbezogene Recherchen.

Im Februar 2017 bekannte sich die ESA zu einer Open Access-Strategie für Bild- und Videomaterial sowie ausgewählte Datensätze. Seit über 20 Jahren stellt die ESA Wissenschaftlern, der Industrie, den Medien und der breiten Öffentlichkeit über digitale Plattformen wie dem World Wide Web und sozialen Medien eine Fülle an Informationen, Bildmaterial und Daten zur Verfügung. Mit der Weiterentwicklung der Informationsmanagementstrategie der ESA erweitern sich auch hier die entsprechenden Möglichkeiten. So wird nun insbesondere dank einer neuen Open-Access-Strategie für Informationsmaterial und Daten der ESA die umfassende und regelmäßige Nutzung dieses Materials durch die breite Öffentlichkeit, die Medien, den Bildungssektor, Partner und andere Interessierte erleichtert.

Allerdings ist nicht sämtliches ESA-Material von der Open-Access-Strategie erfasst - weil viele Bilder, Videos und Datensätze zusammen mit anderen Partnern aus Wissenschaft und Industrie entstehen. Zunächst gibt die Weltraumorganisation deswegen nur das Material frei, das sie entweder komplett selbst erstellt hat oder für das sie zumindest die Rechte Dritter geklärt hat.

Beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gilt schon seit 2012 eine vergleichbare Regelung. Bei der US-Weltraumbehörde NASA hingegen sind alle Inhalte grundsätzlich kostenlos nutzbar, sie unterliegen keinem Copyright. Das dafür genutzte Rechtsinstrument der "public domain" gibt es in Europa so allerdings nicht, deswegen sind gesonderte Regeln erforderlich.

Neuausrichtung der ESA-Programme angesichts der geopolitischen Krise 2022 (ESA)

Infolge der russischen Aggression gegen die Ukraine hat der ESA-Generaldirektor eine umfassende Überprüfung aller derzeit in Zusammenarbeit mit Russland und der Ukraine durchgeführten Tätigkeiten eingeleitet. Ziel ist es, die möglichen Auswirkungen dieses neuen geopolitischen Kontexts auf die Programme und Tätigkeiten der ESA zu ermitteln und eine resilientere und robustere Weltrauminfrastruktur für Europa zu schaffen. 

Der ESA-Rat hat auf seiner Tagung am 13. April 2022 die folgenden Tatsachen anerkannt und u. a. die nachstehenden Beschlüsse gefasst. 

Die ESA stellt ihre Gemeinschaftsvorhaben mit Russland bei Luna-25, -26 und -27 ein. Wie schon bei ExoMars bedeuten die russische Aggression gegen die Ukraine und die damit verbundenen Sanktionen auch hier einen grundlegenden Wandel der Umstände und machen es der ESA unmöglich, die geplante Zusammenarbeit bei der Mondexploration umzusetzen. Die für diese Missionen entwickelte Wissenschaft und Technologie der ESA ist jedoch nach wie vor von entscheidender Bedeutung. Für die der Entnahme von Bodenproben und der Analyse von flüchtigen Substanzen dienende (für Luna-27 geplante) Mondnutzlast PROSPECT wurde schon eine zweite Fluggelegenheit an Bord einer von der NASA geleiteten CLPS-Mission für kommerzielle Dienste für Mondnutzlasten sichergestellt. Auch zur Erprobung der (für Luna-25 geplanten) Navigationskamera PILOT-D der ESA wird bereits eine alternative Fluggelegenheit von einem kommerziellen Dienstleister beschafft. 

Weitere Informationen:

ESA Third Party Missions (TPM)

Neben der Versorgung der Nutzer mit Daten von ihren eigenen Erdbeobachtungssatelliten bietet die Europäische Raumfahrtagentur (ESA) den Nutzern seit langem Zugang zu zu einer Reihe von EO-Missionen, die nicht von der ESA durchgeführt wurden - so genannte Drittanbieter-Missionen (Third Party Missions, TPM). Dazu nutzt die ESA ihre Multi-Missions-Bodensysteme zur Erfassung, Verarbeitung, Verteilung und Archivierung von Daten fremder Satelliten. Die Daten dieser Missionen werden im Rahmen spezifischer Vereinbarungen mit den Eigentümern oder Betreibern dieser Missionen verteilt, bei denen es sich entweder um öffentliche oder private Einrichtungen außerhalb oder innerhalb Europas handeln kann.

Die Aufgaben und Instrumente im Rahmen des TPM-Programms sind in drei Kategorien unterteilt: Aktuelle, potenzielle und historische Missionen.

Aktuelle und historische Missionen sind diejenigen, die im Rahmen des TPM-Programms zur Verfügung stehen und können Missionen/Instrumente umfassen, die entweder aktiv sind oder ihren Betrieb eingestellt haben.

Je nach Mission/Instrument können auch archivierte Daten und/oder Neuzugänge verfügbar sein.

Potenzielle Missionen können in Zukunft über das TPM-Programm der ESA verfügbar werden. Diese Missionen wurden entweder vor kurzem gestartet, sollen demnächst gestartet werden, sind bestehende/vergangene Missionen, für die eine Datenvereinbarung mit der ESA erörtert wird und daher noch nicht besteht, oder für die Vereinbarungen bestehen, aber die technische Umsetzung noch nicht abgeschlossen ist. Siehe Earth Online (https://earth.esa.int) für die neuesten Aktualisierungen.

Die Heritage-Missionen sind entweder nicht mehr in Betrieb, oder die ESA-Vereinbarung für die Datenerfassung endete vor mindestens 5 Jahren. Zum Beispiel wird Landsat-7 zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Dokuments immer noch vom USGS betrieben, aber die ESA-Vereinbarung über die Datenerfassung endete 2003, so dass es in Bezug auf die ESA TPM als historische Mission betrachtet wird. Wenn noch keine 5 Jahre vergangen sind, wird die Mission als Aktuell angezeigt.

ESA Third Party Missions Infographic ESA Third Party Missions Infographic

 

Das ESA-Programm "Third Party Missions" besteht aus fast 50 Satellitenmissionen, die im Besitz von Organisationen aus aller Welt sind. Die ESA hat mit diesen Organisationen Vereinbarungen über den Erwerb, die Verarbeitung und die Verbreitung von Daten aus ihren Missionen getroffen.

Quelle: ESA

Planet Labs PBC, ein führender Anbieter von tagesaktuellen Daten und Informationen über die Erde, gab am 20.4.2022 bekannt, dass Planet's PlanetScope- und SkySat-Daten in das Third Party Missions-Portfolio der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) aufgenommen wurden, wodurch die ESA die Daten von Planet für die Entwicklung von wissenschaftlichen, Forschungs- und präoperativen Erdbeobachtungsanwendungen nutzen kann. Durch den Vertrieb im Rahmen des ESA-Earthnet-Programms haben europäische Forscher, Wissenschaftler und Unternehmen Zugang zu den in hoher Frequenz vorliegenden, hochauflösenden Satellitendaten von Planet für nichtkommerzielle Zwecke. Planet schließt sich damit mehr als 50 anderen Missionen kommerzieller oder öffentlicher Organisationen an, um diesem globalen Netzwerk nahezu tägliche PlanetScope-Bilder, 50-cm-SkySat-Bilder und RapidEye-Archivdaten hinzuzufügen.

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ESAC

Engl. Akronym für European Space Astronomy Centre; das Europäische Weltraumastronomiezentrum ist eine Außenstelle der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) in Villafranca del Castillo, 30 km westlich von Madrid in Spanien. Es archiviert und wertet Daten aus, die bei den wissenschaftlichen Weltraummissionen der ESA anfallen. Seine 15-m-Antenne ist ebenso Teil von ESTRACK wie die 65 km entfernte 35-m-Antenne in Cebreros.

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ESERO

Engl. Akronym für European Space Education Resource Office; ESERO ist ein gemeinsames Projekt der ESA und nationaler Partner in Europa mit dem Ziel, MINT-Fächer (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik) im Primar- und Sekundarbereich an Schulen europaweit zu fördern. ESA-Partner in Deutschland ist das DLR Raumfahrtmanagement. Mit der Kooperation sollen raumfahrtrelevante Schul- und Bildungsaktivitäten durchgeführt und Jugendliche und Schüler für Raumfahrt und MINT-Themen begeistert werden.

Um eine geeignete Förderung und Unterstützung des europäischen Schulsystems zu gewährleisten, passt sich das ESERO Projekt an die verschiedenen nationalen Bedürfnisse und deren unterschiedliche Bildungspläne und Sprachen an. ESERO Büros werden daher mit nationalen Bildungsexpert/innen besetzt, die gemeinschaftlich mit Bildungsbehörden, Interessenvertreter/innen sowie den Raumfahrtagenturen des Landes zusammenarbeiten. Dieser Ansatz hat sich bereits in mehreren europäischen Ländern bewährt. Eine interessierte Institution sollte daher bereit sein, ein Konsortium an nationalen Bildungspartnern zu führen und zu koordinieren.

Die Aufgabe des nationalen ESERO Büros sind u.a. Lehrerworkshops für die Primar- und Sekundarstufen anzubieten, die zum Ziel haben, Lehrern Selbstvertrauen, Methodik und Lehrmaterial für ihre tägliche Arbeit an die Hand zu geben. Lehrerveranstaltungen sind, sofern möglich, als Teil der beruflichen Weiterentwicklung und Qualifikation anerkannt. Um Lehren und Lernen zu unterstützen, bieten ESERO Büros Schulmaterial zum Thema Raumfahrt an, das maßgeschneidert für nationale MINT-Lehrpläne ist.
Originäre Daten aus der Raumfahrt und Anwendungen von real-wissenschaftlichen Methoden, verbunden mit Vorbildrollen von Raumfahrtexperten wie Wissenschaftlern oder sogar Astronauten, werden so oft wie möglich eingesetzt.

Eine weitere Zielsetzung des ESERO Projektes ist die Koordination und Mitarbeit zur Bewusstseinsschaffung, um das europäische und nationale Raumfahrtprogramm und seine Bedeutung für eine moderne Gesellschaft und Wirtschaft bei Schülern und Lehrern bekannter zu machen. Ebenso werden Informationen für wissenschaftliche und/oder technologische Ausbildungen, insbesondere im Raumfahrtbereich, zur Verfügung gestellt.

Das im Mai 2018 neu eröffnete ESERO Büro in Deutschland ist Teil des ESERO Netzwerks mit zwölf ESERO Büros in bisher 14 ESA-Mitgliedsstaaten. Ein von Geographen der Ruhr-Universität Bochum geleitetes Konsortium hat den Zuschlag für die Gründung von „ESERO Germany“ erhalten. Das Konsortium besteht aus zehn Institutionen aus Nordrhein-Westfalen. Das ESERO Office hat das Ziel, Schüler*Innen für MINT-Themen zu begeistern. Themen der Raumfahrt werden hierzu spannend und innovativ in den Schulunterricht integriert und die Kompetenzen von Schüler*innen in den Fächern Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT-Fächer) gefördert.

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ESOC

Engl. Akronym für European Space Operations Centre, Raumflugkontrollzentrum der ESA mit Sitz in Darmstadt. Das ESOC ist das Missionskontrollzentrum für die meisten Weltraumprojekte der ESA. Es betreut normalerweise ein knappes Dutzend Vorhaben gleichzeitig über ein weltweites Netz von Bahnverfolgungsstationen, zu denen auch das Deep Space Network der NASA gehört.

Während der Projektplanung empfiehlt das ESOC geeignete Flug- und Umlaufbahnen und Bodenverbindungen. Die Gefahren durch Weltraumschrott werden ebenfalls vom ESOC überwacht.

Unter dem Namen ESTRACK unterhält ESOC ein weltweites Netz von Bodenstationen mit Antennen in: Cebreros (Spanien), Villafranca del Castillo (Spanien), Maspalomas (Gran Canaria, Spanien), Kiruna (Schweden), Kourou (Französisch Guayana), Malindi (Kenia), New Norcia (Australien), Perth (Australien), Redu (Belgien) und Spitzbergen (Norwegen).

Die Bedeutung des Zentrums hat im Laufe des letzten Jahrzehnts mit immer mehr europäischen Raumfahrtmissionen zugenommen. Das ESOC hat bislang über 60 Satelliten der ESA operationell betreut, wie XMM-Newton, Integral, Cluster II, Envisat, Huygens, Mars Express, GOCE, Rosetta u.w. Außerdem hat das Zentrum zahlreiche Missionen anderer nationaler und internationaler Organisationen unterstützt.

Aufgrund seiner hoch entwickelten Technik und seiner Spezialisten-Teams ist das ESOC in der Lage, gleichzeitig über 15 Satelliten in Routine und weitere Satelliten in der frühen Startphase (LEOP) zu kontrollieren bzw. weltweit renommierte Rettungsaktionen durchzuführen.

Ab 2019 werden die ESA und das DLR ihre Kompetenzen bündeln: In den Bereichen Missionsbetrieb und Bodeninfrastruktur werden das Europäische Raumfahrtkontrollzentrum (ESOC) und das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum (GSOC) Synergieeffekte nutzen und gemeinsam neue Konzepte, Technologien und Verfahren entwickeln. Die Unterzeichnung des Kooperationsvertrags erfolgte am 18. Dezember 2018 am DLR in Oberpfaffenhofen im Rahmen des "Interoperability Plenary" Treffens, welches Vertreter von weltweit 12 Raumfahrtagenturen zusammenführt.

Die Kooperation zwischen ESOC und GSOC umfasst insgesamt fünf Bereiche: Bodenkontrollsysteme, Bodenstationen, Sicherheit im Weltraum und On-Orbit Servicing, Post-ISS und Bemannte Raumfahrt sowie Allgemeine Zusammenarbeit. Im Bodensegment arbeiten beiden Kontrollzentren bereits an einer Software für den gemeinsamen Missionsbetrieb, der sogenannten "European Ground Systems Common Core" (EGS-CC). In der weiteren Planung ist unter anderen ein Projekt zur Entwicklung und zum Aufbau eines Netzwerks von optischen Bodenstationen, die Datenübertragungen per Laser ermöglichen. So können künftig Quantenschlüssel für eine sichere Kommunikation übertragen werden.

Zentrum für Weltraumsicherheit der ESA

Im April 2022 wurde das neue Zentrum für Weltraumsicherheit der ESA (Space Safety Centre) eingeweiht. Es ist ein Knotenpunkt für Aktivitäten zum Schutz unseres Planeten vor Sonnenstürmen, gefährlichen Asteroiden und ausgedienten Satelliten.

Die Teams der ESA überwachen den Zustand der Daten, die von unseren Satelliteninstrumenten und anderen Weltraumwetterdiensten auf der Erde eingehen. Auf diese Weise sorgen sie dafür, dass Raumfahrzeuge und Astronaut:innen vor den unvorhersehbaren Ausbrüchen unseres Sterns geschützt sind.

Das Zentrum arbeitet eng mit dem Weltraumwetter-Netzwerk der ESA zusammen und versorgt europäische Satellitenbetreiber, Behörden, Institutionen, Forscher:innen und kommerzielle Sektoren, die von der Sonnenaktivität betroffen sind, wie z. B. Transport-, Navigations- und Stromnetzbetreiber, mit zeitnahen und zuverlässigen Weltraumwetterinformationen.

Die Teams des Zentrums werden die von den Weltraumwettersensoren der ESA empfangenen Daten überwachen. Dazu gehören heute die Nutzlasten an Bord von Proba-2, die Nutzlasten, die auf Missionen anderer Organisationen mitfliegen und in Zukunft auch die Daten der Vigil- und Aurora-Missionen sowie von neuen Nanosatellitenmissionen.

Weitere Informationen:

ESRAD

Ein Windprofiler-Radarsystem mit 52,5 MHz in Esrange (Schweden, 67° 53' N / 21° 06' E). Die Messungen umfassen vertikale und horizontale Winde im Höhenbereich von ganzjährig 1.000 m bis 15.000 m und von 80.000 m bis 90.000 m im Sommer. Die Höhenauflösung beträgt 150 - 600 m, die zeitliche Auflösung 1 Minute.

ESRANGE

Engl. Akronym für European Space and Sounding Rocket Range; der wichtigste zivile Startplatz für europäische Forschungsraketen und Stratosphärenballone sowie die Erdfunkstelle für etwa 25 geostationäre und polarumlaufende Satelliten. Das Weltraumzentrum liegt etwa 150 Kilometer nördlich des Polarkreises und 45 Kilometer östlich der schwedischen Stadt Kiruna. Es umfasst auf einem 20 Quadratkilometer großen Gelände am Fluss Vittangi die gesamte Bodeninfrastruktur mit Startanlagen, Radarkomplexen und Satellitenempfangsstationen zur Durchführung der TEXUS-, MAXUS-, MASER- und Ballon- Missionen. Nördlich von ESRANGE schließt sich ein 5.600 km² großes menschenleeres Gebiet in der schwedischen Tundra an, in dem die Nutzlasten und ausgebrannten Raketenstufen niedergehen und geborgen werden können.

ESRANGE wurde 1966 von der European Space Research Organization (ESRO), einer der Vorläuferorganisationen der ESA, gegründet und aufgebaut. Im Juli 1972 ging der Startplatz in schwedisches Eigentum über und wird seitdem von der Raumfahrtfirma Swedish Space Corporation (SSC) mit Hauptsitz in Stockholm betrieben. Um den Unterhalt von ESRANGE auf Dauer sicherzustellen, wurde 1971 ein Regierungsabkommen geschlossen, das „Esrange Andøya Special Project“ (EASP). Im Rahmen dieses Abkommens leisten die Mitgliedsländer Deutschland, Frankreich, Schweden, Norwegen und die Schweiz im Sinne einer Solidargemeinschaft bis heute finanzielle Unterstützung und erhalten dafür vorrangige Nutzungsrechte zu Sonderkonditionen. Zu den Nutzern von ESRANGE gehören zudem zahlreiche Forschungsinstitute und Raumfahrtagenturen anderer Länder, wie zum Beispiel die NASA (USA) und JAXA (Japan).

Seit 1966 wurden von ESRANGE aus mehr als 500 Forschungsraketen und über 550 Stratosphärenballone gestartet. Bei dem pyramidenförmigen Startturm für die Raketen handelt es sich um eine weltweit einzigartige Einrichtung: Abgesehen von den Silos für militärische Trägersysteme ist dies der einzige Ort, an dem Raketen innerhalb eines Gebäudes starten. Alle notwendigen Arbeiten am Startturm und der Rakete, wie etwa das möglichst späte Einbringen einer Nutzlast oder eines Experimentes, können so, geschützt vor Wind und den arktischen Temperaturen im Winter, durchgeführt werden. Erst wenige Sekunden vor dem Start werden der „Schornstein“ an der Spitze des Gebäudes für die Rakete sowie andere Klappen zum Freisetzen der Abgase geöffnet.

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ESRI

Engl. Akronym für Environmental Systems Research Institute; US-amerikanischer Softwarehersteller von Geoinformationssystemen (GIS). Dabei entwickelt ESRI Software, die standortbezogene Analysen ermöglichen und Daten in ihren geographischen Kontext bringen.

Diese Produkte werden unter dem Namen ArcGIS als je eine Produktfamilie für den Server- und den Desktop-Bereich zusammengefasst. ArcGIS Desktop umfasst im Wesentlichen die Produkte ArcView, ArcEditor, ArcInfo (in den Komponenten ArcMap und ArcCatalog) sowie ArcReader und ArcGIS Explorer. Die Produktfamilie ArcGIS Server wird hingegen durch den ArcGIS Server in verschiedenen Editionen (Ausbaustufen), dem ArcIMS und der ArcSDE als zentrale Datenhaltungskomponente gebildet.

Die nativen Dateiformate dieser Produktgruppe werden durch Shapefile, Arc/Info Coverage und seit der Einführung von ArcGIS im Wesentlichen der ESRI Geodatabase dargestellt. ESRI steht u. a. in Konkurrenz zu Autodesk, Intergraph, Manifold, Smallworld und MapInfo.

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ESRIN

Engl. Akronym für European Space Research Institute; in Frascati bei Rom beheimatetes Institut der ESA zur für alle Europäer nutzbringenden Verbindung von Wissenschaft und Raumfahrtanwendungen. Über den Kontakt mit Nutzern von Raumfahrtmissionen sollen die Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen sowie die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Raumfahrtindustrie gefördert werden. Daneben kooperiert ESRIN mit internationalen Partnern wie der Europäischen Kommission und nachgeordneten Behörden der UNO, und sie spielt eine wichtige Rolle in zahlreichen internationalen Projekte wie dem Geosphäre/Biosphäre-Programm und dem Committee for Earth Observation Satellites.

Die Aktivitäten von ESRIN umfassen folgende vier Bereiche:

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ESSAIM

Im Dezember 2004 von der Trägerrakete Ariane 5 gestartetes Demonstrationssystem zur Aufzeichnung der elektromagnetischen Umwelt unseres Planeten (militärisch-elektronische Aufklärung im Bereich von Radio- und Radarwellen). Seit 2010 sind die Satelliten außer Betrieb. Das im Auftrag der französischen nationalen Beschaffungsbehörde DGA entwickelte System bestand aus mehreren Mikrosatelliten im Formationsflug - daher die Bezeichnung Essaim, franz. "Schwarm" - und beinhaltete ein Bodenkontrollsegment und eine Bodenstation zur Datenauswertung. Zielsetzung der Mission war die Bewertung der operationellen Systemleistungen zur Vorbereitung der nächsten Generation. Das System war in der Lage, eine Zone von 200 bis 2.500 Kilometern zu überwachen beziehungsweise abzuhören.
Die vier ESSAIM-Satelliten nutzten die Vielzweck-Plattform der Mikrosatellitenlinie Myriade.

Essentielle Klimavariable (ECV)

Engl. Essential Climate Variable (ECV); eine physikalische, chemische oder biologische Variable oder eine Gruppe von miteinander verbundenen Variablen, die entscheidend zur Charakterisierung des irdischen Klimas beitragen. ECV-Datensätze liefern die empirischen Belege, die benötigt werden, um die Entwicklung des Klimas zu verstehen, um Maßnahmen zur Abschwächung des Klimawandels und zur Anpassung zu leiten, um Risiken abzuschätzen, um Klimaereignisse ihren Ursachen zuzuordnen und Klimadienste zu stützen. Die aktuelle ECV-Liste wurde im Rahmen des Global Climate Observing System (GCOS) zusammengestellt.

Wissenschaft und politische Kreise haben das ECV-Konzept weitgehend befürwortet. Klimamodellierer verwenden ECVs, um die treibenden Kräfte, Wechselwirkungen und Rückkopplungen aufgrund des Klimawandels sowie Televerbindungen, Umkipppunkte und Flüsse von Energie, Wasser und Kohlenstoff zu untersuchen und zukünftige Veränderungen vorherzusagen.

Die Liste der ECVs ist nicht statisch. Im Zuge des Fortschrittes bei Klimaforschung und Messtechnik können weitere Klimavariablen in die Liste der ECVs (54 ECV, Dezember 2021) aufgenommen werden. Auch neue Nutzeranforderungen, z. B. im Zuge der Planung von Anpassungsmaßnahmen an den Klimawandel, können zur Modifizierung der Liste der ECVs führen.

EssentielleKlimavariablen für Deutschland Essentielle Klimavariablen für Deutschland

In Deutschland ist die systematische Überwachung klimarelevanter Parameter auf eine Vielzahl von Bundes- und Landesbehörden sowie Forschungsinstitutionen verteilt. Die systematische Beobachtung von meteorologischen Variablen liegt in Deutschland in der Verantwortung des DWD. Zwar betreibt der DWD auch die Beobachtung einiger Variablen aus dem Bereich der Atmosphärischen Zusammensetzung sowie Aerosoleigenschaften, jedoch liegen die meisten Beobachtungen dieser Variablen im Verantwortungsbereich des UBA und der Bundesländer. Die Beobachtung ozeanischer ECVs liegt v.a. in der Verantwortung des BSH und verschiedener Forschungseinrichtungen, wie u.a. des AWI, des GEOMAR und des ZMAW.

Die Tabelle gibt einen Überblick darüber welche Institution für die Beobachtung der einzelnen ECVs verantwortlich ist.

Quelle: DWD

Satellitenbeobachtungen sind für viele ECVs wichtig und leisten einen Beitrag zu ECV-Produkten in allen ECV-Bereichen. Sie sind einzigartig, da sie eine globale Abdeckung und Zeitreihen konsistenter Beobachtung bieten. Die Klimawandel-Initiative (CCI) der ESA nutzt das vollständige Satellitenarchiv, um die wissenschaftliche Grundlage zu entwickeln und Datensätze der 21 ECVs zu erstellen, die die ganze Welt abdecken und mehr als dreißig Jahre zurückreichen.

Die Coordination Group of Meteorological Satellites (CGMS) und das Committee on Earth Observation Satellites (CEOS) beauftragten ihre gemeinsame Arbeitsgruppe für Klima (WGClimate) die Aktivitäten der internationalen Raumfahrtagenturen zu koordinieren, die die Klimawissenschaft und -Dienste unterstützen. Die Arbeitsgruppe bewertet Status und Entwicklung des Weltraumsegments und die Planung von Klimadatensätzen für ECVs entsprechend der weltraumbasierten Klimaüberwachungsarchitektur.

ESA Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlerführen regelmäßig eine Bewertung der Genauigkeit von Satellitendatenprodukten durch. Dabei werden abgeleiteten ECVs werden mit unabhängigen Feldmessungen und Modellsimulationen verglichen. Diese Vergleiche dienen zwei Zwecken: (i) die Datenwerte anzupassen, um systematische Abweichungen, falls vorhanden und ursächlich verstanden, zu beseitigen, und (ii) die Qualität der abgeleiteten ECVs abzuschätzen (dies wird als Validierung bezeichnet), was sowohl von der Klimawissenschaft als auch von den Modellierungsexpertinnen und Experten gefordert wird. Die Validierung befasst sich mit der Frage, wie gut ein bestimmter Datensatz ist. Dies beinhaltet den Vergleich von Werten auf Pixelebene mit zuverlässigen in-situ Feldmessungen aus der ganzen Welt. Heute gibt fortgeschrittene statistische Methoden zur Schätzung der Genauigkeit und zum Umgang mit Skalierungsfehlern. Als Datenproduzent unternimmt die ESA große Anstrengungen, um zur Standardisierung des Validierungsprozesses beizutragen, und arbeitet dabei eng mit GCOS und dem Ausschuss für Erdbeobachtungssatelliten (Commitee on Earth Observation Satellites, CEOS) zusammen, um Standard-Protokolle („best practice“) zu erstellen.

Kalibrierung ist der Prozess der Charakterisierung der Reaktion eines Sensors auf bekannte und kontrollierte Signaleingänge. Bei passiven Techniken zur satellitengestützten Erdbeobachtung wird die Kalibrierung auf der Satellitenplattform selbst durchgeführt. Beispielsweise trifft im Fall der Messung der Oberflächentemperatur trifft die von der Erdoberfläche ausgehende und durch die Atmosphäre modifizierte Infrarotstrahlung auf einen Sensor, wird durch die Sensoroptik gefiltert und als Spannungssignal erfasst, das in Zählwerte („numerical counts“) umgewandelt wird. Die Zählwerte werden an Referenzzielen mit bekannter Temperatur kalibriert, so genannten Schwarzen Körpern, die Strahlung mit einem bestimmten Spektrum und mit einer entsprechenden temperaturabhängigen Spitzenwellenlänge aussenden. Daher ermöglicht die Kalibrierung, dass die Zählwerte in eine Helligkeits-Temperaturmessung umgewandelt werden können.

Kalibrierung und Validierung sind wichtige Bestandteile der Erstellung von qualitativ hochwertigen, zuverlässigen Datensätzen.

Alle ECV-Datensätze der CCI sind vollständig validiert und weisen ein hohes Maß an Rückverfolgbarkeit und Konsistenz auf, einschließlich quantitativer Schätzungen der Unsicherheit, die sowohl von der Klimawissenschaft als auch von den Modellierer gefordert werden.

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ESSP

Engl. Akronym für Earth System Science Pathfinder; Programm der NASA im Rahmen von Earth Science Enterprise. Zu den ESSP-Missionen gehören: GRACE, CloudSAT, OCO, AQUARIUS , CALIPSO und Earth Venture.

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ESTEC

Engl. Akronym für European Space Research and Technology Centre ist das Weltraum-Forschungs- und Technologiezentrum der ESA mit Sitz in Noordwijk, Niederlande. Hier findet ein Großteil der technischen Planung und der Koordination mit der Industrie für die Missionen statt. Im ESTEC werden auch die Satelliten auf ihre Tauglichkeit für Weltraumbedingungen getestet. Dies beinhaltet u.a. Vibrationstests, Thermal-/Vakuum-Tests und Tests für Elektromagnetische Verträglichkeit.

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ESTRACK

Engl. Akronym für ESA Tracking Stations betreibt die europäische Raumfahrtorganisation ESA ein Netz von Funkstationen, die zur Kommunikation mit Satelliten und Raumsonden dienen. Dadurch, dass die Stationen weltweit verteilt sind, ist gewährleistet, dass ein Raumflugkörper jederzeit mit mindestens einer Station Funkverbindung aufnehmen kann. Zu den Raumfahrtmissionen, die über das ESTRACK gesteuert werden, gehören beispielsweise Herschel/Planck, LISA Pathfinder, Gaia, BepiColombo und Venus Express.

Zur Zeit (November 2017) besteht ESTRACK aus neun Bodenstationen, die die Raumflugkörper mit dem Europäischen Raumflugkontrollzentrum (ESOC) in Darmstadt verbinden. Fünf Stationen befinden sich in Europa, eine in Australien, eine in Afrika und zwei auf dem südamerikanischen Kontinent.

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ETOPO1

ETOPO1 ist ein 2009 vorgestelltes globales Reliefmodell der Erdoberfläche, das Daten der Landtopographie und Daten der Meeresbathymetrie integriert. Es hat eine räumliche Auflösung von 1' (eine Bogenminute = 1 Seemeile = 1,852 km). Das Modell wurde aus mehreren globalen und regionalen Datensätzen generiert.
Einen wesentlichen Beitrag leistete die Space Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), welche während einer 11-tägigen Mission im Februar 2000 topographische Höhenmessungen durchführte.

Es gibt zwei Versionen des Modells:

etopo1_ice_low_400_lres ETOPO1

ETOPO1 ist ein geschummertes Farbrelief der Erdoberfläche mit einer Genauigkeit von 1 Bogenminute, das die Landtopographie und die Bathymetrie der Ozeane integriert. Es wurde auf der Grundlage globaler und regionaler Datensätze erstellt und ist in den Versionen "Eisoberfläche" (Oberseite der antarktischen und grönländischen Eisschilde) und "Felsuntergrund" (Unterseite der Eisschilde) verfügbar.

ETOPO1 Global Relief Model wird zur Berechnung des Volumens der Weltmeere und zur Ableitung einer hypsographischen Kurve der Erdoberfläche verwendet.

Es wurden drei Farbpaletten verwendet: Blau für Ozeantiefen und über dem Meeresspiegel befindliche Seen, grün und braun für Landflächen sowie Weißschattierungen für die antarktischen und grönländischen Eisschilde und für Gletscherflächen, die größer als 100 km² groß sind.

Quelle: NOAA
global_histogram_lres

Das NGDC hat ein Histogramm berechnet (Verteilung der Höhen), und eine hypsographische Kurve (kumulative Erhöhungen) der Erdoberfläche erstellt, wobei das ETOPO1 Ice Surface global relief model zum Einsatz kam.
Das Histogramm enthüllt zwei wesentliche Höheneinheiten: die einige hundert Meter über dem Meeresspiegel liegenden Kontinente und die ozeanischen Tiefsee-Ebenen, die sich ca. 4.300 m unter dem Meeresspiegel befinden. Diese Verteilung weist darauf hin, dass die Kruste des Ozeanbodens grundlegend verschieden ist von der der Kontinente. Dies ist durch unzählige Forschungsarbeiten belegt.
Die markante Versteilung der hypsographischen Kurve in Gebirgen und im Bereich von Tiefseerinnen kann nur durch eine dynamische Erde erhalten werden. In geologischen Zeiträumen würden solche Merkmale schnell erodieren oder sich mit Sedimenten auffüllen.

Quelle: NOAA

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Euclid

Geplantes Weltraumteleskop der ESA, das nach dem Mathematiker Euklid von Alexandria benannt ist und eingesetzt wird im Rahmen des Programmes Cosmic Vision 2015-2025. Es dient der Erforschung der Expansion unseres Universums in den letzten zehn Milliarden Jahren, wobei kosmische Epochen von vor der Beschleunigung der Expansion bis zur Gegenwart erforscht werden. Zu diesem Zweck wird Euklid Galaxien in verschiedenen Entfernungen von der Erde über eine Fläche des Himmels vermessen, die mehr als 35 Prozent der Himmelskugel abdeckt. Dabei steht besonders die sogenannte dunklen Energie und die dunkle Materie im Fokus.

Euclid wird zwei Instrumente verwenden, einen visuellen Imager (VIS) und ein Nahinfrarotspektrometer und -photometer (NISP). Beide schauen durch ein 1,2-m-Korsch-Teleskop mit drei Spiegeln und 24,5 m Brennweite und beobachten das gleiche Himmelsgebiet. Zur Rauschunterdrückung soll das Teleskop passiv und aktiv gekühlt werden. Das Instrument im sichtbaren Spektralbereich verwendet mehrere nebeneinander angeordnete CCDs. Das Teleskop hat im infraroten Spektralbereich mehrere Filterräder und kann im Infrarotbereich Fotos oder Spektren aufnehmen.

Euclid

Euclid

Künstlerischer Eindruck des Euclid-Raumschiffs. Euclid ist eine Mittelklasse-Mission im Rahmen der Cosmic Vision der ESA, die die Expansion unseres Universums in den letzten zehn Milliarden Jahren untersucht und dabei kosmische Epochen von vor der Beschleunigung der Expansion bis zur Gegenwart erforscht.

Der Hintergrund ist ein Kompositbild des massereichen Galaxienhaufens MACS J0717.5+3745, das auf Röntgendaten des NASA-Röntgenobservatoriums Chandra (in blauen und violetten Farbtönen dargestellt) und optischen Beobachtungen des NASA/ESA-Weltraumteleskops Hubble basiert.

Quelle: ESA

Das Euclid-Raumschiff wird eine Startmasse von etwa 2100 kg haben. Es wird etwa 4,5 Meter hoch sein und 3,1 Meter im "Durchmesser" (mit ausfahrbaren Zubehörteilen). Die nominelle Lebensdauer der Mission beträgt sechs Jahre. Euclid wird im Juni 2022 vom europäischen Weltraumbahnhof in Kourou, Französisch-Guayana, mit einer Sojus ST 2-1b-Trägerrakete oder mit einer Ariane 62 gestartet, die das Raumfahrzeug über eine direkte Transfer-Umlaufbahn in seine operative Umlaufbahn bringen wird. Nach etwa 30 Tagen wird Euclid seinen Zielort, den zweiten Lagrange-Punkt (kurz L2), im Erde-Sonne System, erreichen. Dort angekommen soll das Teleskop etwa sechs Jahre den Weltraum erkunden.

Euclid ist eine ESA-Mittelklasse-Astronomie- und Astrophysik-Weltraummission. Die ESA wählte Thales Alenia Space als Hauptauftragnehmer für den Bau des Satelliten und seines Servicemoduls, wobei Airbus Defence and Space für die Entwicklung des Nutzlastmoduls einschließlich des Teleskops ausgewählt wurde.

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EUMETCast

Datenverteilsystem von EUMETSAT. Über EUMETCast werden Satellitenbilder und zentral erstellte Produkte von MSG (als Ersatz für das bei MSG ausgefallen HRIT und LRIT), ATOVS-Daten welche an verschiedener Bodenstationen der Nordhemisphäre sowie Bilder hoher zeitlicher Auflösung des Rapid-Scan-Service verbreitet. Die Übertragung der digitalen Daten erfolgt mit DVB (Digital Video Broadcasting) über den Telekommunikationssatelliten Hot Bird.

EUMETSAT

Engl. Akronym für European Organisation For The Exploitation Of Meteorological Satellites; zwischenstaatliche Betreiberorganisation europäischer Wettersatelliten, getragen von derzeit 30 Partnerstaaten (Belgien, Bulgarien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Italien, Island,Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, die Niederlande, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, die Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, die Tschechische Republik, Türkei, Ungarn und das Vereinigte Königreich) und 1 Kooperationsstaat (Serbien).

Hauptsitz dieser 1983 gegründeten zwischenstaatliche Organisation ist Darmstadt, ebenso das Kontrollzentrum für die Satelliten METEOSAT und METEOSAT SECOND GENERATION (MSG ). Sie setzt das von der ESA 1977 begonnene METEOSAT-Programm fort und ist zuständig für die Einrichtung und den Unterhalt eines europäischen Systems von operationellen Wettersatelliten sowie die Vermittlung von Satellitendaten an die Verbraucher (nationale Wetterdienste, Forschung und Lehre oder kommerzielle Organisationen). Als wichtiger Partner neben den USA und Russland sorgt EUMETSAT für die Überwachung des globalen Wetters und des Klimas. Der Betrieb von EUMETSAT erfolgte bis Ende 1995 durch die ESOC.

EUMETSAT betreibt derzeit eine Flotte von vier geostationären Wettersatelliten ( Meteosat-7,-8,-9 und -10). Meteosat-7 ist der letzte Satellit der ersten Generation. MSG-1 (Meteosat-8) ist der erste der "zweiten Generation" dieser Art von Satelliten. Diese liefern ungefähr die zwanzigfache Datenmenge der ersten Generation, beobachten das Wettergeschehen in 12 unterschiedlichen Spektralbereichen und haben eine deutlich verbesserte Bildqualität. Mit dem am 21. Dezember 2005 erfolgten Start des MSG-2 (Meteosat-9) gibt es ein redundantes System zweier gleichartiger Wettersatelliten im Orbit. Am 5. Juli 2012 startete der MSG-3, der nunmehr der primäre operationelle MSG-Satellit ist. Am 15. Juli 2015 wurde der letzte MSG-Satellit (MSG-4) erfolgreich gestartet und nach einer kurzen Verifikationsphase bis zu seiner späteren Aktivierung wieder abgeschaltet.

Die dritte Generation von METEOSAT-Satelliten (METEOSAT Third Generation, MTG) wird voraussichtlich ab 2023 den primären, operationellen Dienst übernehmen. MTG beinhaltet zwei Satellitentypen: einen Satelliten mit abbildenden Missionen, der sogenannte "Imager" (MTG-I), als Kontinuität der laufenden METEOSAT-Reihe, und einen mit spektroskopischen Missionen, der sogenannte "Sounder"(MTG-S), der neue und weltweit einzigartige Daten liefern wird.

Um den globalen Überblick zur vervollständigen, betreibt EUMETSAT derzeit die drei polarumlaufenden Satelliten (MetOp-A , -B und -C), die sogenannte EUMETSAT Polar System (EPS)-Serie. Die Satelliten wurden in Kooperation mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), der französischen Raumfahrtagentur CNES und der europäischen Industrie entwickelt. Der Start des ersten MetOp Satelliten erfolgte am 19. Oktober 2006. Der Start des letzten Satelliten der MetOp-Reihe (MetOp-C) erfolgte 2018 mit einer Sojus-Rakete von Kourou (Französisch-Guayana) aus.

Die Erdbeobachtungen von polaren Umlaufbahnen werden gemeinsam von EUMETSAT und dem US-amerikanischen Wetterdienst NOAA im Rahmen des Initial Joint Polar System (IJPS) durchgeführt. Das IJPS beinhaltet den Austausch von Instrumenten und Daten sowie die gegenseitige Unterstützung im Satellitendaten-Empfang. Die Metop-Satelliten fliegen in einer niedrigen Erdumlaufbahn (817 km), die dem lokalen "Morgen" entspricht, während die USA für die "Nachmittags"-Abdeckung zuständig sind.

Als erstes optionales Programm beteiligt sich EUMETSAT seit 2004 an der ozeanographischen Mission Jason 2. Da 70 % der Erdoberfläche von Ozeanen bedeckt ist und Meeresströmungen sowie Phänomene wie beispielsweise ENSO eine bedeutende Rolle im globalen Klimageschehen spielen, wurde am 20. Juni 2008 ein weiterer Satellit Jason-2 ins All geschickt. Er beobachtet kontinuierlich Meeres- und Wellenhöhen und unterstützt so Seewettervorhersagen. Der 2016 gestartet Jason-3 gewährleistet die Datenkontinuität. EUMETSAT und NOAA haben die Kontrolle dieses Satelliten sowie die Verteilung der gesammelten Daten übernommen.

Um diesen Service auch in der Zukunft bieten zu können, sind EUMETSAT, ESA, NOAA und andere europäische Partner übereingekommen, die nächste Generation geostationärer und polarer Satelliten zu planen.

Dazu gehört die neue Generation von Meteosat-Satelliten, Meteosat Third Generation (ab 2023), sowie die von Metop-Satelliten, Metop-SG (ab 2023). Mit Jason-CS / Sentinel-6 und Sentinel-3 sind außerdem ein Meeresüberwachungsprogramm sowie ein Meeres- und Landüberwachungsprogramm geplant.

Die meteorologischen EUMETSAT-Programme werden in enger Kooperation mit der ESA durchgeführt. EUMETSAT ist verantwortlich für das Gesamtsystem, bestimmt die Nutzeranforderungen und übernimmt die Entwicklung des Bodensegments, den operationellen Betrieb der Satelliten, beschafft die Launcher und beteiligt sich finanziell am entsprechenden ESA-Programm. Die ESA ist im Rahmen der Kooperation zuständig für die Konzeption, die Entwicklung sowie dem Bau der Satelliten und agiert als Beschaffungsagentur für die Nachbauten. Durch ein Kooperationsabkommen werden die Programme bei EUMETSAT und ESA formal zusammengeführt.

Auf der EUMETSAT-Hausseite (s.u.) sind aktuelle und historische Wettersatellitenbilder zu verschiedenen Parametern abrufbar, z.T. kommentiert und animiert.

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EUMETSAT Polar System (EPS)

Programm von EUMETSAT für das europäische System polarumlaufender Wettersatelliten mit dem Namen METOP im Rahmen des globalen meteorologischen Satellitensystems. Es beinhaltet Entwicklung, Bau (gemeinsam mit ESA), Start und Betrieb von polar umlaufenden meteorologischen Satelliten und der erforderlichen Bodeneinrichtung und die Datenaufbereitung und -archivierung.

Die Erdbeobachtungen von polaren Umlaufbahnen aus werden gemeinsam von EUMETSAT und dem US-amerikanischen Wetterdienst NOAA im Rahmen des Initial Joint Polar System IJPS) durchgeführt. Das IJPS beinhaltet den Austausch von Instrumenten und Daten sowie die gegenseitige Unterstützung im Satellitendaten-Empfang.

Durch die deutlich niedrigere Umlaufbahn - 817 Kilometer im Vergleich zu rund 36.000 Kilometern bei geostationären Satelliten - können die Metop-Satelliten eine Vielzahl von Beobachtungsgrößen mit deutlich höherer Genauigkeit messen als geostationäre Satelliten. Da die Metop-Satelliten über die Polregionen der Erde fliegen, können sie für die Wettervorhersage wichtige Beobachtungen der Polregionen durchführen, wo geostationäre Satelliten nur unzureichende Daten liefern. Die Metop-Satelliten bedienen die Vormittagsbeobachtung, die NOAA-Satelliten die Nachmittagsbeobachtung.

Die Serie liefert Daten sowohl für die operationelle Meteorologie als auch für Klimastudien. Die Kombination von Instrumenten an Bord der Metop-Satelliten verfügt über Fernerkundungsfähigkeiten zur Beobachtung der Erde bei Tag und Nacht sowie unter bewölkten Bedingungen.

Der erste EPS-Satellit, METOP-A, wurde am 19. Oktober 2006 von Baikonur mit einer Sojus-Rakete gestartet und nach einer ausführlichen Testphase am 15. Mai 2007 offiziell in Betrieb genommen. METOP-B wurde im September 2012 gestartet. Der Start des dritten METOP-Satelliten erfolgte 2018.

Seit der Inbetriebnahme von Metop-C tragen drei operationelle Metop-Satelliten für etwa drei Jahre (2019-21) zu den wichtigsten Missionszielen von EUMETSAT bei. Ende 2021 beabsichtigt EUMETSAT, Metop-A aus dem Orbit zu nehmen, und die EPS-Mission wird mit den übrigen Satelliten fortgesetzt. Das Ende der Lebensdauer von Metop-B wird für 2027 erwartet, Metop-C wird voraussichtlich bis etwa 2030 in Betrieb bleiben.

NOAA-Satelliten begleiten die Metop-Satelliten im Rahmen des IJPS (NOAA 2013) und in Zukunft im Rahmen des Joint Polar System (JPS) (EUMETSAT 2015). Der neueste Satellit, der am 18. November 2017 gestartet wurde ist NOAA-20 (früher bekannt als JPSS-1), und ist seit dem 7. März 2018 der primäre operationelle Satellit.

Ein Nachfolgesystem - EPS-SG (Second Generation) genannt - wird im Jahr 2023 das derzeitige ablösen. EPS-SG wird aus zwei Satellitentypen bestehen, von denen jeweils 3 Satelliten gebaut werden. Die EPS-SG-A Satelliten haben optische Instrumente an Board, u.a. auch das von Deutschland beigestellte METImage. Bei der B-Serie besteht die Nutzlast hauptsächlich aus Mikrowelleninstrumenten.

Die wichtigsten Merkmale der neuen Mission:

  1. Fortsetzung der Bereitstellung von Informationen zur Verbesserung der numerischen Wettervorhersage (NWP) in Europa und weltweit.
  2. Nowcasting-Anwendungen, insbesondere in hohen Breitengraden, wo geostationäre Messungen nicht verfügbar sind.
  3. Operative Ozeanographie durch die Bereitstellung von Windvektoren, Meeresoberflächentemperaturen, Meereisbedeckung und anderen Meeresprodukten.
  4. Sondierungen und Bilder mit hoher spektraler und räumlicher Auflösung im Spektrum von Ultraviolett bis zum thermischen Infrarot für Anwendungen in der Atmosphärenchemie.
  5. Niederschlags-, Bodenfeuchte- und Schneemessungen für die operative Hydrologie und Wasserwirtschaft.
  6. Großflächige Analyse der Landoberfläche zur Unterstützung der Wechselwirkungen zwischen Land und Atmosphäre und von Anwendungen in der Biosphäre durch optische Bildgebung.
  7. Unterstützung der Klimaüberwachung auf der Grundlage der Erstellung einschlägiger Klimadatensätze, auch unter Einbeziehung historischer Beobachtungen aus dem EPS-Programm.

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Eurisy

1989, ursprünglich als Teil der europäischen Vorbereitungen für das International Space Year (1992) gegründete Organisation. Eurisy bietet eine Plattform für europäische Agenturen, Regierungsorganisationen, Firmen und Institutionen, die mit weltraumbezogenen Aktivitäten befasst sind. Zu ihren Trägern gehören heute raumfahrtorientierte Firmen und Raumfahrtagenturen vorwiegend aus Europa und z.T. aus Afrika. Eurisy ermöglicht seinen Mitgliedern die Bündelung ihrer Kräfte bei der Verfolgung folgender Ziele:

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Eurockot

Eurockot Launch Services GmbH ist ein in Bremen ansässiges Joint-Venture der Firmen Airbus Defence and Space (früher EADS Astrium) mit 51 % Anteil und dem „Khrunichev State Research and Production Space Center“ mit 49 % Anteil.

Khrunichev ist eine der führenden Produzenten russischer Trägersysteme und Raumfahrzeuge, unter anderem der Proton Raketen und Modulen der Raumstationen MIR und ISS. Khrunichev stellt im Rahmen des Joint Venture das Rockot Trägersystem zur Verfügung, inklusive der Nutzlastintegration und dem Startbetrieb. Airbus Defence and Space beteiligt sich durch das kommerzielle und technische Management an EUROCKOT. Das Zustandekommen des Industrie-Joint-Ventures wurde von der Bundesrepublik Deutschland gefördert. Rockot wird vom russischen Weltraumbahnhof in Plessetsk gestartet und ist in der Lage, bis zu 1900 kg Nutzlast in erdnahe Umlaufbahnen zu transportieren. Im Rahmen von Missionen mit dem Trägersystem Rockot liefert Eurockot kommerzielle Startdienste für Betreiber von Fernerkundungs-, Wissenschafts- und Kommunikationssatelliten auf erdnahen Umlaufbahnen. Eurockot ermöglicht unterschiedliche Flugbahnen wie beispielsweise polare und sonnensynchrone Orbits und bietet auch Startdienste für Deep Space Missionen.

Eurockot hat bereits zahlreiche Starts für kommerzielle und institutionelle Kunden aus Europa, Nordamerika und Asien (Deutsches Luft- und Raumfahrtzentrum, die kanadische Raumfahrtagentur, Raumfahrtinstitute in Korea und Japan sowie die ESA) realisiert. 2009 hat Eurockot für die ESA drei Satelliten erfolgreich gestartet: GOCE, SMOS und PROBA-2. Mit dem Start des japanischen Satelliten SERVIS-2 von Plesetsk 2010 fand der mittlerweile 10. Eurockot-Start, seit Aufnahme der Geschäftstätigkeit im Jahr 2000 statt.

Der letzte Start von Eurockot erfolgte im April 2018, als Sentinel-3B von Rockot in die Umlaufbahn gehoben wurde. Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) war einer der Hauptkunden von Eurockot, setzt nun aber auf Vega, die Rakete für leichtere Nutzlasten, die hauptsächlich in Italien produziert und vom europäischen Startkonsortium Arianespace betrieben wird. Sentinel-3B wurde 2010 beschafft, zwei Jahre vor dem Erstflug von Vega.

Die Eurockot-Aktivitäten werden seither neu definiert.

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EuroGEO

Bezeichnung für den europäischen Teil des Global Earth Observation System of Systems (GEOSS). Die EuroGEO-Initiative (vormals EuroGeoss) wurde 2017 ins Leben gerufen und bietet einen regionalen Rahmen zur Förderung der Koordination und Zusammenarbeit zwischen den Mitgliedern des Europäischen GEO-Caucus. EuroGEO wird eine kritische Masse in Europa erreichen, indem es die vorhandenen europäischen Mittel und Initiativen zur Erdbeobachtung nutzt und Pilotanwendungen bereitstellt, die die Regierungen bei ihren Entscheidungen unterstützen, die Innovation fördern und das Leben in Europa verbessern. EuroGEO baut auf zwei großen EU-Programmen auf: Copernikus und Horizont 2020. Sie baut auch auf den Programmen ihrer Mitgliedstaaten und der teilnehmenden Organisationen wie ESA und EUMETSAT auf.

EuroGEO will einen wesentlichen Beitrag zur Implementierung von GEOSS leisten und die Akzeptanz von GEOSS bei den Nutzern in Europa fördern. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass EUROGEO als Integrator in Europa positioniert ist, so dass verschiedene öffentliche EO-Nachfolgeaktivitäten in Europa unter einem Dach zusammengefasst werden können.

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Europäische Union und Erdbeobachtung

Seit 2005 bietet die Intergovernmental Group on Earth Observations (GEO) einen freiwilligen Rahmen, um Regierungen und internationalen Organisationen bei der Koordinierung ihrer Erdbeobachtungsstrategien und -investitionen zu unterstützen und das Global Earth Observation System of Systems (GEOSS) einzuführen, um den Zugang zu und die Integration von globalen Erdbeobachtungsdaten zu erleichtern, die die Entscheidungsfindung im Umweltbereich verbessern können.

Im Januar 2014 beschlossen die Minister der GEO-Mitgliedsländer, das Mandat von GEO um ein weiteres Jahrzehnt zu verlängern. Diese zweite Phase von GEO (2016-2025) wird entscheidend sein, um den Einsatz eines robusteren GEOSS zu verstärken.

Die Europäische Union (EU) ist eine treibende Kraft innerhalb von GEO. Die Europäische Kommission als Gründungsmitglied und einer der vier Ko-Vorsitzenden dieser Initiative und die EU-Mitgliedstaaten tragen aktiv zu diesen internationalen Bemühungen bei. Dies hat zu einer verstärkten transnationalen Zusammenarbeit bei Erdbeobachtungsaktivitäten innerhalb und außerhalb der EU geführt.

Offen zugängliche Erdbeobachtungsdaten und -informationen, die über GEOSS gewonnen werden, können die EU-Politik in den Bereichen Umwelt, Forschung, Klima, Energie und nachhaltige Entwicklung beeinflussen und gleichzeitig den europäischen Unternehmen Möglichkeiten zur Entwicklung von Mehrwertdiensten bieten. Darüber hinaus ist GEO in der einzigartigen Position, das Ansehen Europas in der internationalen Erdbeobachtungsbranche zu stärken und die Entwicklung strategischer Partnerschaften zu erleichtern, um gemeinsam globale Herausforderungen anzugehen.

Die EU-Forschungs- und Innovationsprogramme waren für den Aufbau des GEOSS von zentraler Bedeutung, da im Zeitraum 2007-2013 mehr als 200 Mio. EUR investiert wurden und die Aktivitäten von Horizon 2020 weiterhin unterstützt werden. Insbesondere Copernicus, das europäische Erdbeobachtungsprogramm, bietet einen entscheidenden Rahmen für die Verwirklichung eines starken und sichtbaren europäischen Beitrags.

Europäische Raumfahrtpolitik (Zusammenfassung)

Übersicht zu Europäischen Erdbeobachtungsprogrammen:

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Europäisches Datenrelaissystem (EDRS)

Engl. European Data Relay Satellite System; System von Kommunikationssatelliten, das eine kontinuierliche Datenübertragung in Breitband-Qualität zwischen einerseits Satelliten und unbemannten Flugsystemen (UAVs) und andererseits Bodenstationen ermöglicht.

EDRS transportiert Datenvolumen von bis zu 1,8 Gigabit pro Sekunde mit einem minimalen Zeitverzug vom All auf die Erde. Herzstück des Systems, das aus den beiden geostationären "Verteiler"-Knoten EDRS-A und - ab 2019 - EDRS-C besteht, sind die in Deutschland entwickelten und gebauten Laserkommunikations-Terminals.

Aufgrund ihrer festen Position im Weltraum können EDRS-A und EDRS-C die hochratigen Kommunikationsdaten von niedriger fliegenden Erdbeobachtungssatelliten aufnehmen und ohne große zeitliche Verzögerungen zur Erde weiterleiten. Damit sind die Satelliten nicht - wie bislang üblich - an die kurzen Zeiten mit Sichtkontakt während ihres Fluges über die jeweiligen Bodenstationen gebunden, was mit einer zeitlichen Verzögerung von bis zu 90 Minuten verbunden wäre. Mit EDRS hingegen werden diese Daten von einer höher gelegenen geostationären Position aus über eine Laserverbindung eingeholt und sofort zur Erde gesendet, womit sich der Zugriff auf zeitkritische, möglicherweise lebensrettende Daten ganz erheblich verkürzen wird. EDRS arbeitet mit optischen Laserverbindungen, die mit bis zu 1,8 Gigabit pro Sekunde eine deutlich höhere Bandbreite als bislang übliche Funkverbindungen besitzen und damit wesentlich leistungsfähiger sind. Die Laser-Terminals benötigen weniger als eine Minute, um eine Verbindung zwischen geostationärem und niedrigem Erdorbit herzustellen. Zudem können sie die "überfüllten" Frequenzbereiche der herkömmlichen Radio-Verbindungen vermeiden. Die geostationären Relais-Satelliten senden die gesammelten Datenpakete an Empfangsstationen in Europa, unter anderem an zwei zum DLR gehörende Stationen in Weilheim sowie jeweils eine Station in Redu (Belgien) und in Harwell (England).

Das Programm ähnelt dem amerikanischen Tracking and Data Relay Satellite System, das zur Kommunikation mit den Space Shuttles diente. EDRS wird aber eine neue Generation LCT-Technologie der Firma Tesat-Spacecom verwenden. Das LCT ist so konzipiert, dass 1,8 Gbps über Entfernungen von 45.000 km – was der Entfernung einer LEO-GEO Verbindung entspricht - übertragen werden können. Ein solches Terminal wurde bereits erfolgreich bei der In-Orbit-Verifikation zwischen dem deutschen Radarsatelliten TerraSAR-X und dem amerikanischen Satelliten NFIRE getestet. Ein LCT ist an Bord des kommerziellen Telekommunikationssatelliten Alphasat, um weitere System- und Betriebsdemonstrationen durchführen zu können.

EDRS

Europäisches Datenrelaissystem (EDRS)

Basis des im Aufbau befindlichen Europäischen Datenrelaissystems sind zwei geostationäre "Verteiler"-Satelliten, die aufgrund ihrer festen Position im Weltraum hauptsächlich die hochratigen Kommunikationsdaten von Erdbeobachtungssatelliten auf niedrigen Umlaufbahnen aufnehmen und ohne zeitliche Verzögerungen zur Erde weiterleiten. Damit sind die Satelliten nicht mehr an die kurzen Kontaktzeiten während ihres Fluges über die jeweiligen Bodenstationen gebunden. Bei dem System kommt innovative Laser-Kommunikationstechnik zum Einsatz.
Gegenwärtig kann es zwei Stunden dauern, um ein Bild von einem Erdbeobachtungssatellit downzuloaden, wohingegen es mit EDRS nur noch Minuten dauert. Im Falle von Katastrophen wie Überschwemmungen und Erdbeben ist die Verfügbarkeit von Information innerhalb kürzester Zeit unerlässlich um Menschen und Infrastruktur zu schützen.

Quelle: ESA

Mit EDRS-A als piggyback Nutzlast an Bord des Kommunikationssatelliten Eutelsat 9B ist der erste Laserknoten des Europäischen Datenrelais-Systems EDRS am 29. Januar 2016 um 23.20 Uhr MEZ ins All aufgebrochen - auf dem Weg in den geostationären Orbit, 36.000 Kilometer von der Erde entfernt. Der Start erfolgte mit einer Proton-Rakete vom russischen Raumfahrtzentrum in Baikonur (Kasachstan) aus. Der Satellit ist bei 9° Ost positioniert. EDRS-A, nahm seine Datenrelaisdienste im Sommer 2016 auf. Er bietet eine Abdeckung von der amerikanischen Ostküste bis Indien. Zu den ersten Nutznießern gehören die Copernicus-Satelliten Sentinel-1 und Sentinel-2 der ESA und der Europäischen Kommission. Ursprünglich war auch ein Satellit EDRS-B vorgesehen, der bislang aber nicht realisiert wurde.

EDRS-C als zweiter Satellit der Konstellation ist im Unterschied zu EDRS-A ein eigenständiger Satellit. Er wurde am 6. August 2019 um 21.30 CEST (19:30 UTC) Uhr an Bord einer Ariane-5 vom europäischen Raumfahrtzentrum in Kourou aus gestartet. EDRS-C wird die Kapazität des Systems verdoppeln und die Abdeckung und Redundanz erhöhen. EDRS-C wurde von OHB in Bremen gebaut, die dafür die bereits vorhandene SmallGEO-Plattform weiterentwickelten.

Airbus plant, das SpaceDataHighway-System ab etwa 2024 um einen dritten Knoten, EDRS-D, über der Region Asien-Pazifik zu erweitern. EDRS-D bringt eine Verschlüsselungsmöglichkeit für Daten mit. EDRS-E folgt 2026.

Später soll auch die Internationale Raumstation über EDRS mit der Erde kommunizieren können, sobald an der Außenseite des europäischen Columbus-Labors eine neue Antenne installiert sein wird. In seiner vollständigen Konfiguration soll EDRS eine globale Abdeckung erreichen und pro Tag mehr als 50 Terabyte an Daten aus der Umlaufbahn zur Erde weiterleiten können.

Eine Reihe wichtiger Anwendungen werden von EDRS profitieren:

EDRS wird als Öffentlich-Private-Partnerschaft (PPP) zwischen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und Airbus Defence and Space betrieben. Die ESA finanziert die Entwicklung der Infrastruktur und ist der Hauptkunde durch die Sentinel-Satelliten-Missionen. Airbus Defence and Space trägt die Gesamtverantwortung für die Umsetzung des Weltraumsegmentes einschließlich der Satellitenstarts und die Implementierung des Bodensegments. Airbus Defence and Space wird dann Eigentümer des EDRS-Systems und wird die Datenübertragungsdienste für die ESA und Kunden weltweit bereitstellen. Der speziell für diese Mission ausgelegte Satellit EDRS-C beruht auf der neuen SmallGEO Plattform und wird von der deutschen Firma OHB gebaut.

Das Bodensegment von EDRS besteht aus drei Bodenstationen in Weilheim (Deutschland), Redu (Belgien) und Harwell (Großbritannien). Das zentrale Mission Operations Centre befindet sich in Ottobrunn, während ein Backup in Redu installiert werden soll. Betrieben werden sowohl die EDRS-A-Nutzlast als auch der EDRS-C-Satellit durch das Deutsche Raumfahrt-Kontrollzentrum (GSOC) des DLR in Oberpfaffenhofen bei München.

Weitere Informationen:

European Ground Motion Service (EGMS)

Seit 2022 gibt es auf europäischer Ebene einen Bodenbewegungsdienst, der auf Basis von Satellitendaten Hinweise auf mögliche Geogefahren mit Hilfe digitaler Karten millimetergenau online im Internet darstellt. Maßgeblich initiiert wurde der Europäische Bodenbewegungsdienst (European Ground Motion Service, EGMS) von der BGR, die bereits seit November 2019 den BodenBewegungsdienst Deutschland (BBD) betreibt.

Wie der BBD zeigt auch der EGMS in seiner Webansicht Hebungen und Senkungen der Erdoberfläche an Hand farbiger Markierungspunkte an. Die Bewegungen des Untergrundes können sowohl das Resultat natürlicher geologischer Prozesse, wie z.B. Hangrutsche oder vulkanische Aktivität, als auch das Ergebnis menschlicher Eingriffe infolge von Bergbau oder Grundwassermanagement sein. Der EGMS wird von der European Environment Agency (EEA) betrieben und ist Teil des Copernicus Landüberwachungsdienstes.

Der EGMS stellt auf Basis der Radardaten der Sentinel-1-Erdbeobachtungssatelliten des Copernicus-Programms über Ländergrenzen hinweg Informationen zu Bodenbewegungen für alle an der Copernicus-Mission beteiligten Staaten, darunter Deutschland, bereit. Der Bodenbewegungsdienst ist nicht nur ein hilfreicher Service, mit dem sich Geogefahren europaweit auf einen Blick schnell erfassen lassen. Er leistet auf europäischer Ebene auf Grundlage gemeinsamer Untersuchungen auch einen Beitrag zu einem besseren Verständnis der Ursachen.

Weitere Informationen:

European Space Imaging (EUSI)

2002 gegründeter Anbieter von sehr hoch aufgelösten Satellitenbildern für Kunden in Europa, Nordafrika und im Nahen Osten mit Sitz in München. Die im Besitz der Vereinigten Arabischen Emirate befindliche EUSI ist Partner von DigitalGlobe und Space Imaging Middle East (SIME) im Rahmen der WorldView Global Alliance und hat dabei Zugriff auf die Satelliten WorldView-1, WorldView-2 und QuickBird - die weltweit höchstperformante Satellitenkonstellation mit Aufnahmen in bis zu acht Multispektralkanälen bei 50 cm (GSD pan) Auflösung.
Das Unternehmen betreibt in Kooperation mit dem DLR seine eigene Bodenstation und bietet damit seinen Kunden größtmögliche Flexibilität in der kurzfristigen und zuverlässigen Datenbereitstellung. Die breite Produktpalette umfasst geokodierte und orthorektifizierte Bilddaten, Stereobilder, Bildmosaike sowie komplexe digitale Geländemodelle. Die Produkte kommen in unterschiedlichsten raumbezogenen Anwendungsgebieten (Kartographie, Land- und Forstwirtschaft, Umweltstudien, 3D-Simulationen etc.) zum Einsatz.

Weitere Informationen:

European Union Satellite Centre (SatCen)

Siehe Satellitenzentrum der Europäischen Union

EUROSPACE

1961 gegründete Interessenvertretung der europäischen Raumfahrtindustrie mit Sitz in Paris.

Weitere Informationen:

EVI

Engl. Akronym für Enhanced Vegetation Index; Verbesserter Vegetationsindex; ein dem NDVI ähnlicher, relativ neuer Vegetationsindex, der auf den Messungen des Sensors MODIS an Bord der Satelliten Terra und Aqua aufbaut. MODIS liefert eine feinere Auflösung und kann verschiedene, bei den NDVI-Sensoren AVHRR noch auftretende Fehler korrigieren. So kann EVI Störungen des reflektierten Lichts durch atmosphärische Partikel berücksichtigen.

Weitere Informationen:

ExoMars

ExoMars steht für Exploration des Mars und ist eine gemeinsame wissenschaftliche und technologische Mission der europäischen Raumfahrtagentur ESA und der russischen föderalen Raumfahrtagentur Roskosmos zum Mars. Es besteht aus zwei Missionen: Die erste, die Mitte März 2016 startete, beinhaltet den so genannten Trace Gas Orbiter (Orbiter für Spurengase, kurz: TGO) und ein Landemodul namens Schiaparelli, das Verfahren für eine weiche Landung auf dem Mars erproben soll. Die Raumsonde mit zahlreichen Instrumenten an Bord erreichte die Kreisbahn um den Mars am 19. Oktober 2016 wie geplant, mit der später abgesetzten Landesonde Schiaparelli konnte hingegen kein Kontakt hergestellt werden.

Die zweite Mission, die ursprünglich 2022 folgen sollte, besteht aus einem Marsrover (gebaut in Verantwortung der ESA) und einer Landeplattform (ursprünglich gebaut in Verantwortung von Roskosmos) mit wissenschaftlichen Instrumenten. Der Hauptauftragnehmer, Thales Alenia Space Italia, leitet das Industrieteam, welches das Raumfahrzeug baut. Beteiligt sind Unternehmen aus mehr als 20 Ländern.

Obwohl alle Bestandteile der ExoMars-Rovermission (Träger, Modulträger, Abstiegsmodul und Rosalind-Franklin-Rover) inzwischen ihre Flugbereitschaftsüberprüfung bestanden haben, kann die Mission aufgrund der Einstellung der Zusammenarbeit mit Roskosmos bei ExoMars nicht im September 2022 gestartet werden. Stattdessen wird nun unter der Leitung von Thales Alenia Space Italien eine Schnellstudie zur Bewertung der Optionen für das weitere Vorgehen durchgeführt.

Der 300 kg schwere ExoMars Rover - ein Roboterfahrzeug - kann bis zu zwei Meter tief unter die Oberfläche bohren und wird nach Anzeichen für vergangenes oder gegenwärtiges Leben suchen. Die so gewonnenen Proben sind nicht von der Erosion der Oberfläche aus der jüngeren Vergangenheit betroffen und können damit einen Einblick in die Geschichte des Mars liefern. Die gesammelten Daten werden dazu beitragen, die Risiken für künftige bemannte Missionen zu bewerten, sowie bei umfassenderen Studien der Geochemie und Umweltwissenschaften des Mars helfen.

ExoMars 2022

Die Reise von ExoMars im Jahr 2022

Der Weg, den ExoMars 2022 einschlagen wird, um den Roten Planeten zu erreichen, steht fest. Die Flugbahn, die das Raumschiff in 264 Tagen von der Erde zum Mars führen wird, sieht eine Landung auf der Marsoberfläche am 10. Juni 2023 um ca. 17:30 MESZ (15:30 UTC) vor.

Effiziente Orbitaltransfers, gute Kommunikation und keine großen Staubstürme am Marshorizont machen die gewählte Flugbahn zur schnellsten und sichersten Wahl.

Wenn europäische und russische Teams mit der Frage konfrontiert werden, wie sie zum Mars gelangen können, müssen sie mit vielen Faktoren jonglieren. Das Missionsanalyse-Team im Europäischen Raumfahrtkontrollzentrum (ESOC) in Deutschland musste z.B. auch die Leistung der russischen Proton-Trägerrakete berücksichtigen, um eine Reihe möglicher Flugbahnen zu ermitteln.

Quelle: ESA

Die Forscher möchten auch erfahren, ob der Planet heute noch geologisch aktiv ist oder sich dort Hinweise auf einfaches mikrobielles Leben finden lassen. Die technologischen Ziele der Mission sind die Entwicklung von Lande- und Mobilitätstechnologien in Vorbereitung künftiger Mars-Missionen.

Der Rover wurde nach Rosalind Franklin, einer britischen Wissenschaftlerin und Mitentdeckerin der Struktur der DNA, benannt. ExoMars ist die erste Mission, die eine Wissenschaftlerin mit seinem Flaggschiff, dem Entdeckungsfahrzeug, ehrt.

Weitere Informationen:

EXOSAT

Engl. Akronym für European X-ray Observatory Satellite, im Mai 1983 gestartet und bis 1986 in Betrieb.

Extinktion

Engl. extinction, franz. atténuation, extinction; die Abschwächung einer Strahlung beim Durchgang durch Materie infolge von Absorption, Beugung und Streuung. (s. Atmosphärenextinktion)

Extinktionsgesetz

Physikalisches Gesetz, das die Schwächung von Strahlung beim Durchgang durch ein homogenes Medium beschreibt.

Extinktionskoeffizient

Maß für die Schwächung von Strahlung durch Absorption und Streuung beim Durchgang durch ein Medium. Der Extinktionskoeffizient ist durch die Materialeigenschaften des Mediums festgelegt. In der wolkenfreien Atmosphäre setzt sich der Extinktionskoeffizient aus den Streu- und Absorptionskoeffizienten der Luft und des Aerosols zusammen.

extraterrestrische Weltraummission

Bemannte oder unbemannte Weltraummission zur Erforschung des interplanetaren oder interstellaren Weltraums.

Weitere Informationen:

Exzentrizität

Die Exzentrizität einer Ellipse - das ist das Verhältnis des Abstands zwischen den Brennpunkten zur Länge der Hauptachse - ist immer kleiner als 1. Die Exzentrizität eines Kreises beträgt 0.

Mit Bezug zur Umlaufbahn von Satelliten beschreibt sie als Bahnelement die Form der Umlaufbahn. Die Exzentrizität ist die Abweichung einer Ellipse von der Kreisform. Sie wird berechnet, indem man den Abstand zwischen beiden Brennpunkten mit der großen Achse vergleicht. Die Größe lässt sich auch aus einem Vergleich zwischen dem Radius des Perigäums und dem des Apogäums ableiten. Eine Molniya-Umlaufbahn mit einem Perigäum von etwa 400 km und einem Apogäum von etwa 40.000 km gilt als stark elliptische (hoch exzentrische) Umlaufbahn. Da eine Kreisbahn nur einen Brennpunkt hat, ergibt sich keine Exzentrizität. Die Exzentrizität wird in Bahngleichungen mit 'e' bezeichnet.

EZMW

Akronym für Europäisches Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage (engl. European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF); das EZMW ist ein unabhängiges internationales Forschungsinstitut und ein Wetterdienst für globale numerische Wettervorhersagen und Klimatologie. Es wird von 23 europäischen Mitgliedstaaten und 11 kooperierenden Staaten getragen wird. Hauptsitz ist in Reading (Vereinigtes Königreich) mit Niederlassungen in Bologna (Italien) und Bonn. Der EZMW-Standort in Bonn wurde im Jahr 2021 eröffnet und beherbergt die EU-Aktivitäten des EZMW.

Das EZMW ist weltweit führend im Bereich der globalen Mittelfristvorhersagen (bis zu 10 Tagen im Voraus), Monatsvorhersagen und jahreszeitlichen Prognosen (bis zu sechs Monate im Voraus). Seine Produkte werden den europäischen nationalen Wetterdiensten, zur Verfügung gestellt und ergänzen so z.B. in Deutschland die Vorhersagen des Deutschen Wetterdienstes.

Das EZMW verfügt über eine der weltweit leistungsstärksten Hochleistungsrechenanlagen, auf dem das weltweit modernste mittelfristige Vorhersagemodell für die globale Atmosphäre und die Ozeane betrieben wird. Das Wettervorhersagemodell des EZMW basiert auf Modellen für die dynamischen und thermodynamischen Eigenschaften und die Zusammensetzung der Erdatmosphäre und des interaktiven Systems Erde. Das EZMW entwickelt und betreibt innovative Systeme zur globalen Datenassimilation, das heißt zur Verknüpfung von Messdaten mit meteorologischen Modellen, um daraus die bestmögliche Information über den Zustand der Atmosphäre zu erhalten.

Darüber hinaus verfügt das Rechensystem des EZMW über das weltweit größte Datenarchiv für numerische Wettervorhersagen. Wesentliche Produkte des EZMW-Vorhersagesystems werden weltweit allen nationalen Wetterdiensten über die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) zur Verfügung gestellt. Deutschland leistet über das federführende Bundesministerium für Digitales und Verkehr einen wesentlichen Beitrag an der Finanzierung des EZMW sowie seiner Produkte und Services. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) ist maßgeblich an der Ausgestaltung der EZMW Produkte und Services beteiligt und verwendet diese für seine Dienstleistungen.

Am 9. Dezember 2020 hat der Rat des EZMW entschieden, dass ab 2021 in Bonn ein neuer Standort der europäischen Behörde mit zunächst 150 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern aufgebaut wird. Am neuen Standort sollen die Aufgaben ausgeführt werden, die das EZMW im Rahmen des EU-Erdbeobachtungsprogramms Copernicus und zukünftig weiterer EU-finanzierter Programme übernimmt (Destination Earth, Horizon Europe): Diese Programme leisten wesentliche Beiträge zur Beobachtung und Anpassung an den Klimawandel, die von Deutschland auch national inhaltlich und finanziell umfangreich unterstützt werden.

Die Fertigstellung eines speziell auf die Bedürfnisse des EZMW zugeschnittenen neuen Bürocampus im internationalen Viertel von Bonn ist für 2026 geplant. Die ersten Mitarbeitenden des EZMW haben im August 2021 in Bonn in der Zwischenunterkunft im Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit ihre Arbeit aufgenommen.

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