Copernicus - Start frei für sechs neue Missionen

Die neuen Erdbeobachtungssatelliten sollen dazu beitragen, Antworten auf die globalen Herausforderungen durch Klimawandel, Bevölkerungswachstum und Umweltprobleme zu finden.

Sie sind das Herzstück von Copernicus, des größten europäischen Erdbeobachtungsprogramms: Die Sentinel-Satelliten liefern bereits heute zuverlässig und kontinuierlich riesige Datenmengen über den Zustand von Klima, Vegetation und Ozeanen. Nun kommen sechs weitere "Erdwächter", die so genannten High-Priority Candidate Missions (HPCM), hinzu. "Auf der Ministerratskonferenz Space 19+ in Sevilla im November 2019 hat Deutschland die Weichen für ein starkes Engagement in der europäischen Raumfahrt gestellt", erklärt Dr. Walther Pelzer, Vorstand für das Raumfahrtmanagement im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und zuständig für das deutsche ESA-Engagement. "Nun werden deutsche Raumfahrtakteure maßgeblich am Ausbau der weltweit leistungsstärksten Weltrauminfrastruktur zur Bereitstellung globaler Umweltinformationen beteiligt sein." Denn am 1. Juli 2020 hat die Europäische Weltraumorganisation ESA Entwicklungsaufträge über 2,5 Milliarden Euro für die Entwicklung und den Bau der HPCM-Satelliten vergeben, rund 800 Millionen Euro - das sind etwa 30 Prozent - gehen an Raumfahrtunternehmen in Deutschland.

Investitionen in die ESA-Programme stützen die nationale Raumfahrtbranche

Im Rahmen der ESA-Ministerratskonferenz im November 2019 hatte Deutschland rund 3,3 Milliarden Euro für zukünftige Raumfahrtprogramme gezeichnet und wurde mit fast 23 Prozent stärkster Beitragszahler der ESA. Allein die Investitionen im Bereich Erdbeobachtung waren auf 720 Millionen Euro erhöht worden. "Diese Investitionen fließen nun in Form von Aufträgen nach Deutschland zurück", so DLR-Vorstand Walther Pelzer. "Besonders erfreulich ist dabei nicht nur die Stärkung der Raumfahrtindustrie insgesamt, sondern vor allem das mit rund 24 Prozent sehr hohe Auftragsvolumen für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU), die das Rückgrat der Raumfahrtbranche in Deutschland bilden."

Mehr als 1.000 High-Tech-Arbeitsplätze in der Hardware-Entwicklung werden durch den Ausbau von Copernicus für Jahre gesichert und die internationale Führungsrolle, die Deutschland in der Erdbeobachtung hat, sichergestellt. Im Rahmen von Copernicus werden zudem innovative Dienste und Technologien entwickelt, die neue Möglichkeiten für kommerzielle Anwendungen - etwa im Bereich "Big Data" - liefern und somit vielfältige Chancen auch für Startup-Unternehmen aus der Raumfahrtbranche bieten.

Klima- und Umweltschutz als globale Herausforderung

"Bereits heute helfen uns die umfangreichen Copernicus-Daten dabei, Antworten auf die globalen Herausforderungen durch Klimawandel, Bevölkerungswachstum und Umweltprobleme zu finden", erläutert Dr. Jörn Hoffmann, Programmleiter für Copernicus im DLR Raumfahrtmanagement in Bonn. "Die Informationen sind außerdem Grundlage für zahlreiche Dienste und Anwendungen in Bereichen wie Umweltschutz, Landwirtschaft, Verkehr und Katastrophenhilfe." Pro Tag stellt das Copernicus-System eine Datenmenge von rund 25 Terabyte zur Verfügung, was in etwa der Datenkapazität von 1.000 Blu-Ray-Discs entspricht. Würde man diese Discs aufeinanderstapeln, hätte man nach einem Jahr einen Turm dreimal so hoch wie der Kölner Dom. Die sechs neuen Copernicus-Missionen sollen das Erdbeobachtungssystem noch leistungsfähiger machen und seine Anwendungsmöglichkeiten erweitern.

Hier die neuen Missionen im Überblick:

• Die Mission CO2M soll mit Hilfe von Infrarot-Instrumenten die Konzentration von Kohlendioxid, Methan und Stickstoffdioxid in der Atmosphäre messen und dabei zwischen vom Menschen verursachten Treibhausgasen und natürlichen Quellen unterscheiden. Damit hilft CO2M, die Erreichung der Ziele des Pariser Klimaschutzabkommens zu überwachen. Hauptauftragnehmer ist die OHB SE mit Sitz in Bremen.

• Ziel von LSTM (Copernicus Land Surface Temperature Monitoring) ist es, die Temperatur der Landoberfläche zu messen. Dies ist vor allem für landwirtschaftliche Anwendungen von Interesse, da sich durch die Oberflächentemperatur die Menge der Verdunstung ermitteln lässt. Dies unterstützt landwirtschaftliche Anwendungen und großräumiges Wassermanagement, aber auch Dürren können besser vorhergesagt und der Wüstenbildung besser entgegengewirkt werden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind das Aufspüren und Überwachen von Bränden.

• CRISTAL (Copernicus Polar Ice and Snow Topography Altimeter) soll die Mächtigkeit von Eismassen in Arktis und Antarktis ermitteln sowie die Dicke der Eisschicht auf den Ozeanen messen. So liefert die Mission unter anderem einen wichtigen Beitrag zur Vorhersage von Meeresspiegeländerungen. Hauptauftragnehmer ist Airbus in Friedrichshafen.

• CIMR (Copernicus Imaging Microwave Radiometer) beobachtet die Eisbedeckung und Oberflächentemperatur der Meere. Die Daten finden in der Klimaforschung ebenso Anwendung wie bei den operationellen Eisdiensten für maritime Anwendungen. Wichtigster deutscher Industriepartner ist die HPS GmbH in München.

• Die ROSE-L-Mission klassifiziert die Bedeckung der Landoberfläche und kann den Gehalt an Feuchtigkeit in Böden ebenso ermitteln wie Bodensenkungen. Aber auch polare Eisschilde und die Ausdehnung von Meereisflächen können mit ROSE-L erfasst werden. Die Mission unterstützt Anwendungen im Bereich der Land- und Forstwirtschaft sowie maritime Dienste. Haupt-Beteiligte in Deutschland sind Airbus in Friedrichshafen und das DLR in Oberpfaffenhofen.

• Die Mission CHIME (Copernicus Hyperspectral Imaging Mission) soll eine bildgebende Spektroskopie der Landoberfläche durchführen. Dies unterstützt Anwendungen in der Landwirtschaft - etwa durch Aussagen zu Pflanzengesundheit oder Ertragsvorhersagen, im Umweltschutz, oder bei der Gewinnung mineralischer Rohstoffe. Wichtigster deutscher Industriepartner ist OHB in Oberpfaffenhofen.

Folgende deutsche KMU sind ebenfalls involviert:

• Die AIM Infrarotmodule GmbH (Heilbronn) liefert den Thermaldetektor für LSTM.
• Die Invent GmbH (Braunschweig) baut Strukturelemente für verschiedene Missionen.
• Optics Balzers Jena liefert verschiedene Filter für etliche der Missionen.
• Rockwell Collins Deutschland (Heidelberg) und Astro Feinwerktechnik (Berlin) stellen die Drallräder für vier der sechs Missionen.
• Die Spacetech GmbH (Immenstaad) soll Solarpanele für mehrere Missionen bereitstellen.
• Tesat Spacecom (Backnang) soll Teile der KA- und S-Band Kommunikationstechnik für verschiedene Missionen liefern.
• Die ZARM Technik AG (Bremen) wird Teile der Lageregelung (Magnetometer, Magnettorquer) für alle sechs Missionen zur Verfügung stellen.

Copernicus - das europäische Erdbeobachtungsprogramm

Copernicus ist ein Erdbeobachtungsprogramm der Europäischen Union (EU), das sie in Partnerschaft mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) umsetzt. Es dient der Sammlung und Auswertung von Fernerkundungsdaten der Erde. Die Daten werden von Behörden, Unternehmen, der Wissenschaft und interessierten Bürgern genutzt. Speziell für Copernicus wurden bislang sechs Satellitenfamilien entwickelt, die sogenannten Sentinels ("Wächtern"), welche den Zustand von Erde und Atmosphäre erfassen und somit wichtige Daten zu Klimaschutz, nachhaltiger Entwicklung, humanitärer Hilfe und ziviler Sicherheit liefern. Ergänzt werden die Satelliten-Daten durch Messgeräte am Boden, in der Luft und in Gewässern. Den Betrieb der insgesamt 20 Umweltsatelliten übernehmen die Europäische Weltraumorganisation ESA und die Europäische Organisation für die Nutzung meteorologischer Satelliten, EUMETSAT. In Deutschland ist das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) federführend für Copernicus verantwortlich. Das DLR Raumfahrtmanagement in Bonn begleitet die Implementierung des Programms in Deutschland.