Sentinel-2

Zweite in einer Serie von europäischen Umweltsatelliten-Missionen im Rahmen des Programms Copernicus, einer Initiative der Europäischen Kommission und der ESA mit dem Ziel, nachhaltig ein europäisches Netzwerk zur Erfassung und Auswertung von Umweltdaten zu erstellen. Sentinel-2 ist die optische Mission in diesem Programm und besteht aus zwei baugleichen Satelliten, Sentinel-2A und Sentinel-2B, die getrennt voneinander gestartet und, um 180 Grad versetzt, in dieselbe Umlaufbahn eingebracht wurden. Alle fünf Tage decken beide Satelliten den weltweiten Zustand der Landoberflächen und ihrer Vegetation zwischen 84 Grad nördlicher und 56 Grad südlicher Breite ab.

Sentinel-2 Infographik Zur Feier des fünfjährigen Jubiläums von Copernicus Sentinel-2 - mit dem Start von Sentinel-2A am 23. Juni 2015 - hat die ESA eine spezielle Infografik zur Mission erstellt. Die Infografik hebt wichtige Fakten und Errungenschaften der Mission nach den ersten fünf Jahren ihres Betriebs hervor. Quelle: ESA

Die Mission Sentinel-2 liefert optische Daten in hoher Auflösung, die als Grundlage für operationelle Dienste in den Bereichen Landwirtschaft (Landnutzung und -bedeckung, Ernteprognosen, Wasser- und Düngerbedarf), Forstwirtschaft (Bestandsdichte, Gesundheitszustand, Waldbrände), Überwachung von Gewässern, Raumplanung, und Katastrophenmanagement dienen. Er wird biophysikalische Größen beobachten, etwa den Chlorophyll-Gehalt und den Wassergehalt von Blättern sowie den Blattflächenindex. Zeitnahe Aufnahmen von Überschwemmungen, Vulkanausbrüchen und Erdrutschen tragen zur Erstellung von aktuellen Karten bei Naturkatastrophen bei.

Sentinel-2 hat ein Instrument mit einem Erfassungsbereich von 290 km, einer räumlichen Auflösung von 10 bis 20 m und 13 optischen Kanälen (vom fast sichtbaren bis zum kurzwelligen Infrarotbereich) an Bord und wird mit höherer Qualität an die jetzigen Missionen Spot und Landsat anknüpfen. Verbesserungen sind bei Überflugfrequenz, Schwadbreite, Erfassungsreichweite, Zahl der Spektralbänder, Kalibrierung und der Bildqualität zu erwarten. 

Der 1,1-Tonnen schwere Sentinel-2A startete im Juni 2015 mit einer VEGA-Trägerrakete von Kourou aus, am 7. März 2017 folgte Sentinel-2B, ebenfalls von Kourou aus. Sentinel-2C und -D sollen ab 2022 folgen.

Beide Satelliten werden die Erde in 786 Kilometern Höhe auf einer sonnensynchronen Bahn umkreisen, so dass er die gleichen Gebiete immer zur gleichen Ortszeit überfliegt. Wegen der dadurch immer gleichen Beleuchtungsverhältnisse ist das die ideale Voraussetzung, um qualitative und quantitative Veränderungen der Erdoberfläche auf den Bildern feststellen zu können. Zentrales Element von Sentinel-2 ist der Multispectral Imager (MSI) – das Auge der Umweltsatelliten. Die hochauflösende Kamera generiert optische Bilder im sichtbaren, nahen und kurzwelligen Infrarotbereich in 13 Spektralkanälen. Diese Kanäle liegen im Bereich vom sichtbaren Blau  (440 Nanometer) bis zum kurzwelligen Infrarot (2190 Nanometer), mit einer Pixelauflösung von bis zu zehn Metern. Drei Spektralkanäle davon sind primär für eine Atmosphärenkorrektur von Wolken-, Wasserdampf- und Aerosol-Einfluss ausgelegt und liefern Daten mit 60 m großen Pixeln.

Das Instrument MSI liefert kontinuierlich Aufnahmen in einem 290 km breiten Abtaststreifen  – deutlich mehr als bei Landsat (185 Kilometer) oder SPOT (120 Kilometer). Die Kombination aus hochauflösenden Spektralkanälen, einem großen Sichtfeld und einer regelmäßigen weltweiten Abdeckung alle  zehn (Sentinel-2A) beziehungsweise fünf Tage (Sentinel-2A/B) ermöglicht neue Anwendungsperspektiven für Landoberflächen und Vegetation. Nach seiner Inbetriebnahme wird Sentinel-2 die modernste Umweltsatellitenmission für Daten im optischen und nahen Infrarotbereich sein.

Die Nordfriesischen Inseln Die Friesischen Inseln erstrecken sich vom Nordwesten der Niederlande über Deutschland bis in den Westen von Dänemark. Sie sind somit eine Inselgruppe, die in West-, Ost- und Nordfriesische Inseln unterteilt werden. Die Nordfriesischen Inseln – auf diesem Bild sichtbar – erstrecken sich von Deutschland nach Dänemark. Sylt, die größte Insel der Gruppe, ist etwa 100 km² groß und für ihre markante Form der Küstenlinie bekannt. Die Insel erstreckt sich in ihrer Länge über mehr als 35 km und ist an manchen Stellen nur 1 km breit. Diese nördlichste Insel Deutschlands ist durch den 11 km langen Hindenburgdamm mit dem Festland verbunden. Das Wattenmeer, das die Inseln und das Festland voneinander trennt, ist Teil des Nationalparks Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer und seit 1935 Natur- und Vogelschutzgebiet. Südöstlich von Sylt befinden sich die Inseln Föhr und Amrum. Amrum besitzt an ihrer Westküste einen ausgedehnten Strandbereich, der der offenen Nordsee zugewandt ist. Die Ostküste grenzt an das Wattenmeer mit seinen Prielen und Wattbuchten. Bei den drei weißen Inseln unterhalb von Amrum handelt es sich um die Nordfriesischen Barriereinseln. Diese Sandbänke, auch Untiefen genannt, dienen als natürlicher Wellenbrecher für die kleineren, näher am Land gelegenen Inseln. Direkt östlich davon liegt Pellworm. Während sich die dänischen Inseln Rømø, Mandø und Fanø nördlich von Sylt befinden, ist oben links im Bild eine große Algenblüte in Smaragdgrün zu sehen. Diese Naturphänomene, die in den letzten Jahren häufiger in der Nordsee auftreten, entstehen durch übermäßiges Wachstum von Meeresalgen und können schädliche Auswirkungen haben. Aus diesem Grund werden Satellitendaten verwendet, um ihr Wachstum und ihre Ausbreitung zu verfolgen. Das Bild wurde am 1. Juni 2020 von einem der Sentinel-2 Satelliten aufgenommen. Quelle: ESA

Sentinel-2 ist auch in der Lage, ein anderes ESA-Programm, das europäische Datenrelaissatellitensystem (EDRS), zu nutzen. Im Rahmen von EDRS wird ein Netz aus geostationären Laserkommunikationsnutzlasten für die stete Übermittlung von Satellitendaten in der erdnahen Umlaufbahn und eine beispiellos schnelle und sichere Weitergabe der Sentinel-Erdbeobachtungsdaten über die Weltraum-Datenautobahn „SpaceDataHighway“ ermöglichen. Es wird eine zeitnahe Verfügbarkeit von Daten sicherstellen, insbesondere für zeitkritische Anwendung etwa im Bereich der Umweltbeobachtung, Katastrophen und Sicherheits-Missionen.

Die folgende frühe Aufnahme von Sentinel-2A zeigt einige Seen auf der Südseite der italienischen Alpen in Falschfarben. Bei der Bildverarbeitung wurde der hochauflösende Infrarotkanal der Multispektralkamera des Satelliten verwendet um gesunde Vegetaion in rot darzustellen, wie sie auf den Hügeln und Bergen im oberen Bildteil erkennbar sind.

Beispielbild: Norditalien mit den Augen von Sentinel-2A

Das vorliegende Bild, das auch im Programm Earth from Space video programme vorgestellt wird, ist ein Ausschnitt aus der allerersten Aufnahme von Sentinel-2A am 27. Juni 2015, gerade vier Tage nach dem Start. Der Satellit befand sich nach dem Start in einer mehrwöchigen Kommissionierungsphase, die auch das Kalibrieren der Multispektralkamera beinhaltete.

Von der Oberkante des Bildes bis zum unteren Drittel erstreckt sich der südliche Teil des auf glaziale Ausformung zurückgehende Lago Maggiore (max. Tiefe 372 m), das Nordende liegt - hier nicht sichtbar - in der Schweiz. Der See markiert die Grenze zwischen den Regionen Piemont und Lombardei und bedeckt eine Fläche von über 210 km². Sein Ausfluss erfolgt über den Fluss Tessin, der sich im Süden des Bildes am mailändischen Flughafen Malpensa vorbeischlängelt.

Nahe der Bildmitte fällt der durch Gletscher geschaffene See Lago di Varese (max. Tiefe 26 m) auf mit seinem gegenüber den anderen Seen helleren Blau. Dies belegt die Fähigkeit des Satelliten, Unterschiede von binnenländischen Wasserkörpern zu erkennen, eine der Hauptaufgaben der Mission zusammen mit Beobachtungen der Landbedeckung, Land- und Forstwirtschaft.

Norditalien mit den Augen von Sentinel-2A Quelle: ESA

Die Sentinel-2-Mission wird in enger Zusammenarbeit zwischen der ESA, der Europäischen Kommission, der Industrie, Dienstleistern und Datennutzern verwirklicht. An der Entwicklung des Projekts sind rund 60 Unternehmen unter der Federführung von Airbus Defence and Space in Deutschland für die Satelliten und Airbus Defence and Space in Frankreich für die multispektralen Instrumente beteiligt. Airbus Defence and Space in Spanien ist für die mechanische Satellitenstruktur verantwortlich.

Die Daten werden auf unentgeltlicher und offener Basis bereitgestellt. An der Analyse, Verarbeitung und Harmonisierung der Rohdaten werden öffentliche und privatwirtschaftliche Diensteanbieter mitwirken.

Weitere Informationen:

• Sentinel-2 - Colour Vision for Copernicus (ESA)
• Sentinel-2 (ESA)
• Sentinel-2 Operations (ESA)
• Copernicus: Sentinel-2 (ESA)
• Sentinel-2 (CEOS EO Handbook)
• Copernicus: Sentinel-2 (eoPortal Directory)
• Sentinel-2 - MSI User Guide (ESA)