Der Traum vom offenen Himmel

Lange Zeit war Detailaufklärung eine Domäne der Supermächte, welche riesige und teure Spionagesatelliten dafür starteten. Zivile Modelle wie Landsat und SPOT setzten mehr auf eine hohe multispektrale Auflösung denn auf eine hohe räumliche Auflösung.

Vor allem die US Medien wollten einen eigenen Zugang zu hochauflösenden Bildern haben und erwogen Ende der 80 er Jahre einen Satelliten zu bauen und starten zu lassen. Ein solcher privater Aufklärungssatellit hätte von Lockheed für f150 Millionen Dollar gebaut werden können. Doch aus diesem Projekt wurde schlussendlich nichts.

Heute scheint dies nicht mehr notwendig zu sein. Gibt es doch einige privat betriebene Detailaufklärer die vornehmlich hochauflösende Bilder liefern und keine, oder nur wenige Spektralkanäle aufweisen. Der neueste Satellit, Wourldview 1 hat eine Auflösung von 0.41 m. Die drei Satelliten von Dgiglobe sollen 1 Million Quadratkilometer pro Tag abbilden können. Sie könnten also in weniger als einem Jahr die gesamte Landfläche der Erde (etwa 170 Millionen Quadratkilometer) erfassen.

Trotzdem glaube ich wird in einigen Jahren die Mondoberfläche besser bekannt sein als die Oberfläche der Erde. Im Oktober soll der Lunar Reconnaissance Orbiter starten. mit an Bord ist eine Kamera von 0.5 m Auflösung die in einem Jahr etwa 10 % der Oberfläche erfassen soll. Ihm sollen weitere Satelliten folgen, die wahrscheinlich noch bessere Kameras besitzen. wer dagegen Google Earth benutzt, die ja auf freien Quellen basiert und dann mal jenseits von Europa und Nord Amerika seinen Blick schweifen lässt, entdeckt das große Teile unseres Planeten noch nicht genau bekannt sind.

Warum ist dem so? Sollte nicht nach fast 10 Jahren in denen sich Detailaufklärer im Orbit befinden inzwischen jeder Flecken der Erde erfasst sein? Nein! Zum einen gibt es natürlich Wetter, Wolken verhindern wirkungsvoll das Anfertigen von Fotos – und in einigen Gebieten ist es dauernd wolkig. Aber viel wichtiger: Die Satelliten nehmen das auf, wofür bezahlt wird. Sie machen Aufnahmen von Gebieten die von Kunden gewünscht werden.

Da kommen wir zu den Kunden dieser Satelliten. Nun ja eher gesagt, DEM Kunden. Denn alle Firmen haben einen Rahmenvertrag mit der NGA, einer militärischen Behörde, welche zivile Quellen nutzt um militärisch nutzbare Informationen zu gewinnen. Im Falle der Satelliten ist es so, dass alle Bilder erst an die NGA gehen und nur dann an andere Kunden wenn sie nicht mit nationalen Interessen kollidieren. Die Bilder der neuesten Satelliten Wiruldview 1+2 werden sogar künstlich verschlechtert, weil die Auflösung sonst zu hoch ist. Gerade wenn aber die Medien an Bildern wirklich interessiert sind, greift meist der Passus der militärischen Interessen. so gab es weder vom Afghanistan noch vom Irakkrieg Bilder.

Auffällig ist, dass in etwa zur gleichen Zeit auch die Starts der militärischen Satelliten der USA zurückgingen. Es erscheint als hätte das Militär zivile Satelliten benutzt um militärische Satelliten zu ersetzen.

Dabei ist es kein Problem heute einen Satelliten technisch zu bauen. Im Prinzip braucht man nur ein Teleskop, angeschlossen an eine Kamera. Das Problem liegt nur in zwei Bereichen. Das eine ist das Übertragen der Daten – je höher die Auflösung ist, desto mehr Daten fallen pro Quadratkilometer an. Will man nicht die Fläche verkleinern, so braucht man entweder ein größeres Netz an Bodenstationen oder muss teuer Kanäle auf Satelliten anmieten.

Das zweite ist die Belichtungszeit. Führt man das Teleskop nicht nach, so sinkt  bei steigender Auflösung die Belichtungszeit. Ein Satellit bewegt sich mit 7000 m/s relativ zum Boden. Will man Aufnahmen mit 1 m Auflösung machen. So muss die Belichtungszeit deutlich unter 1/7000 Sekunde liegen, weil in dieser Zeit sich das Bild um 1 Detektorelement weiter bewegt. Selbst CCD Detektoren haben dann aber ein sehr großes elektronisches Rauschen,

Es gibt zwei Lösungen für das Problem: Das eine ist es sogenannte TDI Sensoren zu verwenden. Das sind mehrere CCD Scanzeilen hintereinander, die synchron zur Bewegung ausgelesen werden. Im gleichen Maße bewegt sich ein Bilddetail über die Zeilen. so addiert man die Signale von 5 oder mehr Elemente und reduziert so das elektronische Rauschen. Über Wahl der Ausleserate kann man auch Aufnahmen schräg zur Flugrichtung anfertigen.

Das zweite ist es das Teleskop synchron zur Bewegung zu bewegen. Diese Technik wurde zumindest bei den ersten Aufklärungssatelliten der USA eingesetzt, es ist offen ob dies heute noch so ist. Solange man nur senkrecht nach unten schaut und eine nahezu kreisförmige Bahn hat ist dies kein Problem, dann reicht eine Geschwindigkeit aus. Ein Satellit muss aber um zeitnahe Bilder anzufertigen auch zur Seite schauen und dann hat man eine ganz andere Relativgeschwindigkeit.

Riesig muss ein Teleskop dazu nicht sein. Die Kamera HiRISE an Bord vom Mars Reconnaissance Orbiter macht Aufnahmen von 0.35 m Auflösung aus 250 km Höhe – das wäre für die Erde eine etwas zu nahe Bahn, aber 0.5 aus 375 km Höhe wären denkbar – sie wiegt dabei nur 65 kg – Keine große Nutzlast. So wäre ein unabhängiger Satellit denkbar, der hochauflösende Bilder für Medien und Jedermann anfertigen könnte. Nur will ihn anscheinend keiner.