Das ENSO-Phänomen

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Kleines Lexikon der Fernerkundung

Sentinel (Satellitenbaureihe)

Kern der Weltraumkomponente von Copernicus bildet die aus sechs Gruppen bestehende Satellitenfamilie Sentinel („Wächter“). Mit den speziellen Erdbeobachtungssatelliten als dauerhafte Datenlieferanten will Copernicus neue Standards in der globalen Umweltbeobachtung und Sicherheit setzen und Europas Position in der Fernerkundung festigen. Die ersten drei Gruppen bestehen aus jeweils zwei baugleichen Satelliten, also Sentinel-1A und -1B, -2A und -2B sowie -3A und -3B.

Sentinel-Familie

Sentinel-Familie

Die Sentinel-Missionen markieren eine neue Ära der Erdbeobachtung, die sich auf die Lieferung einer Fülle von operativen Daten für die kommenden Jahrzehnte konzentriert.

Die sechs verschiedenen Missionen sind mit einer Reihe modernster Technologien ausgestattet, um einen Strom sich ergänzender Bilder und Daten zu liefern, die auf die Bedürfnisse des europäischen Umweltüberwachungsprogramms Copernicus zugeschnitten sind.

Quelle: ESA

Hier eine Übersicht der sechs Gruppen:

Sentinel-1A und -1B
Die bildgebende Radarsatellitenmission liefert unabhängig von der Tageszeit und Wolkenbedeckung rund um die Uhr Übersichtsaufnahmen der Land-, Eis- und Ozeanoberflächen der Erde. Mindestens sieben Jahre lang werden die zwei rund 2,3 Tonnen schweren Satelliten die Erde in 700 Kilometern Höhe umrunden.
Sentinel-1A startete am 3. April 2014 mit einer Sojus-Trägerrakete vom Europäischen Weltraumhafen Sinnamary/Kourou in Französisch-Guayana – Sentinel-1B soll 2016 ebenfalls mit Sojus-Trägerrakete von Kourou aus folgen.

Sentinel-2A und -2B
Optische Mission mit zwei in rund 780 km Höhe polumlaufenden 1,1 Tonnen schweren Satelliten. Die qualitativ verbesserten Satelliten knüpfen an die aktuellen Missionen von SPOT (Frankreich) und Landsat (USA) an. Das mit 13 Spektralkanälen vom sichtbaren bis zum Infrarotbereich arbeitende Aufnahmeinstrument liefert hochaufgelöste Multispektralbilder der Erdoberfläche mit einer Auflösung von bis zu zehn Metern bei einer Bildbreite von 290 Kilometern. Diese sehr große Abtastbreite führt zu einer hohen Abdeckung bei gleichzeitig hoher Detailschärfe, wie es sie bislang nicht gibt. Die Daten dienen vor allem der Landnutzung, zur Identifizierung der Vegetation, zur Erfassung von Überschwemmungen und Küstenlinien. Im Simultanbetrieb von zwei Satelliten kann jeder Ort der Erdoberfläche alle sechs Tage erfasst werden.
Die Ressourcen jedes Satelliten sind so ausgelegt, dass eine Verlängerung seiner siebenjährigen Mission um fünf weitere Jahre möglich ist.
Sentinel-2A ist am 23. Juni 2015 um 03:52 Uhr MESZ (22. Juni um 22:52 Uhr Ortszeit) gestartet.

Sentinel-3A und -3B
Das auf einer sonnensynchronen polaren Umlaufbahn in rund 800 km Höhe agierende Satellitenpaar hat verschiedene Geräte zur Beobachtung der Land-, Eis- und Ozeanflächen an Bord, darunter einen hochpräzisen Radar-Höhenmesser zur Erfassung der unterschiedlichen Meeresspiegelhöhen, ein Radiometer zur Messung der Oberflächentemperaturen der Meere und des Festlands mit einer Genauigkeit bis auf 0,3 Grad Celsius (Identifizierung von Waldbränden!) sowie ein optisches Instrument mit 21 Spektralkanälen zur Erstellung von Multispektralbildern. Es erfasst die Erdoberfläche mit einem sehr breiten Aufnahmestreifen von 1270 km. Dies ermöglicht eine globale Abdeckung alle zwei Tage.
Ein wichtiges Projekt ist die mit höchster Genauigkeit zu bestimmende Farbe der Ozeane (Photosynthese durch Phytoplankton), um die Rolle der Ozeane im Kohlenstoffzyklus der Erde genauer untersuchen zu können.
Die an Bord befindlichen Geräte setzen die Beobachtungen von ENVISAT teilweise fort.

Sentinel 4
Hierunter verbirgt sich kein eigenständiger Satellit, sondern ein Spektrometer zur kontinuierlichen Überwachung der Atmosphäre. Es wird auf den Satelliten der dritten Meteosat-Generation (MTG-S) integriert und somit im geostationären Orbit in 36.000 km Höhe über dem Äquator platziert. Von dort liefert es stündlich Daten über die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre, darunter auch über Spurengase und ultraviolette Strahlung. Mit den kontinuierlichen Daten über Schwefeldioxide und Aerosole über Europa soll die Mission dazu beitragen, die Beobachtung vulkanischer Aschewolken zu verbessern.
Im Bau befinden sich zwei Spektrometer.

Sentinel 5/5p
Auch hier handelt es sich nicht um eigenständige Satelliten, sondern um Instrumente zur globalen Überwachung der Atmosphäre, die bei dem in rund 830 km Höhe agierenden polarumlaufenden Wettersatelliten MetOp Second Generation (MetOp-SG) eingebaut werden.
Die MetOp-SG-Satelliten werden mit dem Spektrometer TROPOMI ausgestattet. Es überwacht die Luftqualität der Troposphäre, der untersten Schicht der Atmosphäre, in der sich unser tägliches Leben abspielt. Speziell geht es um die Detektion von Spurengasen wie Stickstoffdioxid (NO2), Schwefeldioxid (SO2), Kohlenmonoxid (CO), Formaldehyd (CH2O), Ozon (O3) sowie Aerosolen.
Als erster Satellit dieser Gruppe wird Sentinel-5p starten. Das p steht für precursor, übersetzt Vorläufer oder Wegbereiter. Sentinel-5p soll die Messungen des 2012 ausgefallenen Envisat fortsetzen.

Sentinel-6 / Jason-CS
Die ozeanographische Mission Sentinel-6 besteht aus zwei identischen Satelliten (Jason-CS A und Jason-CS B, resp. Sentinel-6 A und Sentinel-6 B). Es handelt sich um Satelliten-Altimeter im polaren Orbit, die "tiden-freie" Messungen des Meeresspiegels ermöglichen. Die Mission setzt die fast 30-jährige Messreihe des Meeresspiegels aus einem polaren Orbit mit einer Inklination von 66° fort – TOPEX-Poseidon, Jason-1, Jason-2, Jason-3. Sie ist deshalb auch als "Jason-CS" ("Continuity of Service") bekannt und benutzt mit beiden Satelliten auch den alten "Jason-Orbit". Anfang 2020 wurde der Satellit Sentinel-6 A von ESA, NASA, Europäischer Komission, EUMETSAT und NOAA zu Ehren des Erdwissenschaftlers Dr. Michael H. Freilich umbenannt in ‘Sentinel-6 Michael Freilich'.

Ein Set aus hochpräzisen Ortungsinstrumenten, darunter ein Radar-Höhenmesser und ein Mikrowellen-Radiometer wird den Abstand zur Meeresoberfläche aus 1336 km Höhe auf wenige Zentimeter genau messen und die gesammelten Daten in einem 10-Tages Rhythmus global kartieren.

Zu diesem Zweck bringt Sentinel-6 zum ersten Mal ein Radar mit synthetischer Apertur in die Zeitreihe der Altimetrie-Referenzmissionen ein. Um sicherzustellen, dass keine Verzerrungen in die Zeitreihendaten eingebracht werden, liefert das Radarinstrument gleichzeitig konventionelle Messungen im niedrigauflösenden Modus sowie die verbesserte Leistung des Radars mit synthetischer Apertur, welches hochauflösende Messungen entlang der Flugbahn ermöglicht.

Liste der wissenschaftlichen Instrumente auf Sentinel-6

Sentinel-6

Sentinel-6

Sentinel-6 soll die Höhe des Ozeans messen - eine Schlüsselkomponente für das Verständnis der Veränderungen des Erdklimas.

Ein sekundäres Ziel der Mission ist die Messung von Temperatur und Feuchtigkeit in der Troposphäre. Ferner wird auch die Stratosphäre untersucht. Ein Instrument an Bord der Satelliten nutzt die Technik der Radio-Okkultationssondierung des Globalen Navigationssatellitensystems (GNSS), die Veränderungen in den Signalen der Satelliten des GNSS analysiert, um die Lufttemperatur und -feuchtigkeit zu bestimmen.

Die Missionsdaten werden Verbesserungen sowohl bei kurzfristigen Wettervorhersagen im zwei- bis vierwöchigen Bereich (z.B. Vorhersagen der Hurrikanintensität) als auch bei der langfristigen Vorhersage saisonaler Bedingungen (z.B. El Niño, La Niña) ermöglichen.

Quelle: NASA

Die sehr präzise Beobachtung der Höhenveränderungen der Meeresoberflächen für mehr als 90 % der Weltmeere gibt Aufschluss über den globalen Meeresspiegel, die Geschwindigkeit und Richtung von Meeresströmungen und die in den Ozeanen gespeicherte Wärme. Die gewonnenen Messungen sind entscheidend für die Ozean-Modellierung und die Vorhersage des Anstiegs der Meeresspiegel. Die Sentinel-6 liefern auch Daten zu Meeresströmungen und Wellen, die u.a. in der Schifffahrt von Bedeutung sind. Dazu kommen atmosphärische Daten, die die Wettervorhersagen verbessern, bei der Verfolgung von Hurrikanen helfen und die Klimamodelle unterstützen werden.

Diese Erkenntnisse sollen Regierungen und Institutionen in die Lage versetzen, einen wirksamen Schutz für küstennahe Regionen aufbauen zu können. Wertvoll werden die Daten für Katastrophenschutzorganisationen sein, aber auch für Behörden, die Städteplanung betreiben, Gebäudesicherungen vornehmen oder Deichbauten in Auftrag geben.

Infolge der Erderwärmung steigen die globalen Meeresspiegel derzeit um durchschnittlich drei Millimeter jährlich - mit eventuell dramatischen Konsequenzen für Länder, deren Küsten dicht besiedelt sind.

Die Mission wird gemeinsam getragen von EUMETSAT, Europäischer Komission, ESA, NASA und NOAA. Die industrielle Führung obliegt Airbus D&S in Immenstaad. Der Start der jeweils 1,5 Tonnen schweren Sentinel-6 erfolgte im November 2020 bzw. ist für 2026 geplant. Das erste Exemplar wird der erste von der ESA entwickelte Satellit sein, der mit der Rakete SpaceX Falcon 9 - der weltweit ersten wiederverwendbaren Rakete der Orbitalklasse - ins All befördert wird. Sein Startplatz ist der Luftwaffenstützpunkt Vandenberg in Kalifornien.

Am 21.11.2020 erfolgte der Start des ersten Sentinel-6 von der Vandenberg Air Force Base in Kalifornien aus. Zehn Minuten, nachdem sich die zweite Raketenstufe mit ihrer Fracht von der erste wiederverwendbaren Stufe getrennt hatte, landete letztere wohlbehalten unweit des Startplatzes der Falcon-9.

Die zweite Stufe hielt unterdessen Kurs, um Sentinel-6 etwa eine Stunde nach dem Start in der vorgesehenen Umlaufbahn in einer Hohe von 1300 Kilometern freizusetzen. Von dort schickte der Satellit eine halbe Stunde später die ersten Signale zu einer Bodenstation in Alaska. Mit dem Routinebetrieb soll sechs Monate später begonnen werden. 

Die Satelliten wurden für eine Lebensdauer in der Erdumlaufbahn von 5,5 Jahren entwickelt. Die Satelliten sollen jeweils mit einer zeitlichen Überlappung von wenigstens 6 Monaten betrieben werden. Den Betrieb der Sentinel-6 übernimmt EUMETSAT.

Sentinel-6 Schlüsselfakten

Sechs wichtige Fakten zu Sentinel-6

Da der Anstieg des Meeresspiegels ein Schlüsselindikator für den Klimawandel ist, ist die genaue Beobachtung der sich über Jahrzehnte verändernden Höhe der Meeresoberfläche für die Klimawissenschaft, für politische Entscheidungen und letztlich für den Schutz des Lebens der Menschen in gefährdeten, tief gelegenen Gebieten von entscheidender Bedeutung. Sentinel-6 übernimmt die Rolle einer Referenzmission und setzt damit die Langzeitaufzeichnung von Messungen der Höhe der Meeresoberfläche fort, die 1992 von der französisch-amerikanischen Mission Topex-Poseidon begonnen und dann von der Jason-Serie fortgesetzt wurde.

Die Mission Copernicus Sentinel-6 besteht aus zwei identischen Satelliten, die im Abstand von fünf Jahren gestartet werden.  Diese Umlaufbahn ermöglicht es, 95% des eisfreien Ozeans der Erde alle 10 Tage zu kartieren.

Obwohl Sentinel-6 zur Familie der Copernicus-Satelliten der EU gehört, ist ihre Durchführung das Ergebnis einer einzigartigen Zusammenarbeit zwischen ESA, Eumetsat, NASA und NOAA.

Quelle: ESA

Weitere Informationen:

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