- DLR und Teldyne Brown präsentieren erste Bilder des hyperspektralen Erdbeobachtungsinstruments DESIS
- DESIS verfügt über 235 Spektral-Kanäle, daraus können Wissenschaftlern neue Informationen über die Erdoberfläche ableiten
- Unter anderem kann mit den Daten der Gesundheitszustand von Wäldern oder landwirtschaftlichen Flächen beurteilen werden
- Schwerpunkte: Umweltmonitoring, Erdbeobachtung, Smart Farming, Big Data
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und Teledyne Brown Engineering präsentierten auf dem International Astronautical Congress (IAC) die ersten Aufnahmen des hyperspektralen Erdbeobachtungsinstruments DESIS, das am 27. August 2018 an der Außenseite der ISS montiert wurde.
DESIS (DLR Earth Sensing Imaging Spectrometer) ist weltweit das leistungsfähigste hyperspektrale Erdbeobachtungsinstrument im All. Aus dem 400-km-Orbit der Internationalen Raumstation ISS sammelt das neuartige Sensorsystem Bilddaten auf 235 eng nebeneinander liegenden Spektralkanälen mit einer geometrischen Bodenauflösung von 30 Metern. Diese Daten ermöglichen es den Wissenschaftlern, Veränderungen im Ökosystem der Erdoberfläche sehr genau wahrzunehmen. Anhand der gewonnenen Informationen können sie zum Beispiel den Gesundheitszustand von Wäldern oder landwirtschaftlichen Flächen beurteilen und somit Ertragsprognosen treffen. Mit den Daten können sie zudem Umweltprobleme aufspüren und damit eine Basis für Maßnahmen zum Umwelt- und Ressourcenschutz liefern.
Wichtiges Umweltmonitoring-Instrument
"Ich freue mich, dass die Installation und auch die Inbetriebnahme von DESIS so reibungslos funktioniert haben. Wir können bereits jetzt, einen Monat früher als erwartet, erste Daten empfangen und auswerten. Mit seiner Datenfülle liefert DESIS neue Erkenntnisse über Landwirtschaft, Biodiversität, Geologie, Wasserökosysteme und Desertifikation und ist damit ein wichtiges Instrument zum Umweltmonitoring der Erde", sagte Prof. Hansjörg Dittus, DLR-Vorstand für den Bereich Raumfahrtforschung und -technologie. Das hyperspektrale Instrument ist ein Gemeinschaftsprojekt des DLR und dem amerikanischen Industrieunternehmen Teledyne Brown Engineering (TBE), dem auch die Erdbeobachtungsplattform MUSES (Multiple User System for Earth Sensing) auf der ISS gehört. Im Rahmen dieser Kooperation soll DESIS dem DLR Daten für wissenschaftliche Zwecke liefern, während TBE den kommerziellen Vertrieb der Hyperspektraldaten übernimmt.
"DESIS erfüllt alle Erwartungen", freute sich David Krutz, Projektleiter für das DESIS Instrument und damit verantwortlich für den Bau des Instruments am Institut für Optische Sensorsysteme (OS) in Berlin-Adlershof. Krutz war zur Erstinbetriebnahme ins MUSES-Kontrollzentrum von TBE nach Huntsville gereist und konnte mit den Ingenieuren von TBE direkt nach der Installation alle Subsysteme in Betrieb nehmen. "DESIS hat alle Tests erfolgreich bestanden. Wir konnten das erste Bild erstaunlich schnell aufnehmen. Es war wirklich ein besonderer Moment, erste Ergebnisse vor Augen zu haben", fasste Krutz zusammen.
"Es ist faszinierend, wie viele Informationen wir aus den Daten ableiten können"
"DESIS bringt unser Know-how auf dem Gebiet Erdbeobachtung entscheidend voran", ist sich Rupert Müller, Projektleiter für das Bodensegment am Earth Observation Center (EOC) des DLR sicher. Es gibt zwar noch einiges zu tun, bis DESIS in den operationellen Betrieb geht, aber die ersten Bilder sind sehr vielversprechend. Es ist faszinierend, wie viele Informationen wir aus den Daten ableiten können." Das Team aus Wissenschaftlern und Ingenieuren konnte bereits erste thematische Auswertungen durchführen: Aus einer Aufnahme der Falkland-Inseln konnte die Chlorophyll-A-Konzentration im Wasser rund um die Inseln abgeschätzt werden. Zudem konnten die Forscher im Fluss Tennessee, im US-amerikanischen Bundesstaat Alabama, nahe Huntsville den Gehalt an Gelbstoff quantifizieren. Diese Stoffe bestehen aus organischem Material wie zum Beispiel Blätter und Wurzeln. Bei der Verwitterung entstehen lange organische Molekülketten, die auf einigen Spektral-Kanälen von DESIS gut erfasst werden können. Eine Datenfusion mit anderen Erdbeobachtungsdaten, insbesondere mit zukünftigen Sensoren auf der MUSES Plattform, wird die Güte der von DESIS gewonnen Informationen noch weiter erhöhen.
"Mit DESIS stehen dem DLR Daten des leistungsfähigsten Hyperspektralinstruments im All zur Verfügung", fasste Gesamtprojektleiter Uwe Knodt die erfolgreiche Inbetriebnahme zusammen. "Uns liegen bereits jetzt Datenanfragen von Forschern und Industrie aus aller Welt vor. Daten, wie DESIS sie liefern kann, haben bislang gefehlt. So lassen sich damit unter anderem im Smart Farming-Bereich gestresste Pflanzen erkennen und behandeln, ehe sie Schaden nehmen und welken." DESIS ist derzeit der einzige Hyperspektralscanner im All, der über eine so hohe Aufnahmequalität verfügt.
Erfolgreiche Kooperation mit dem Teledyne Brown Engineering
Der Kooperationspartner Teledyne Brown Engineering hat die Entwicklung des Spektrometers finanziell unterstützt. "Diese Kooperation hat DESIS zu einem sehr effizienten Raumfahrtprojekt gemacht, dessen Ergebnisse den Vergleich mit deutlich teureren Hyperspektral-Missionen nicht zu scheuen braucht", betonte Knodt.
"Eine großartige Partnerschaft, wir haben auf beiden Seiten tolle Teams", lobte auch Jack Ickes, Senior Vice President der Firma Teledyne Brown Engineering die gute Kooperation. Während das DLR die Daten für die eigene Forschung nutzt, wird TBE die mit DESIS gewonnenen Daten in Form von Bildern und Anwendungen, unter anderem im Smart Farming, vermarkten.