Big Brother im All

Satelliten für Erdbeobachtung und andere Einsatzgebiete

Begriffe

• Satellit: künstlicher Raumflugkörper, der einen Himmelskörper umkreist

• Erdsatellit: Satellit, der die Erde umkreist

• Raumsonde: künstlicher Raumflug-körper, der das Schwerefeld der Erde verlässt

• Weltraum: ab 100 km über der Erdoberfläche

Erde-Weltraum-Grenze in ca. 100 km Höhe

Erde fotografiert 1990 von der Raumsonde Voyager 1 aus 6,4 Mrd. km („entferntestes“ Foto der Erde)

Meilensteine der Weltraumfahrt

• 1957: erster künstlicher Erdsatellit (Sputnik 1, Sowjetunion, 200 - 900 km Höhe)

• 1961: Juri Gagarin umkreist als erster Mensch im Weltall die Erde (Sowjetunion)

• 1969: erste bemannte Mondlandung (Apollo 11, USA)

1957 – 1. künstlicher Erdsatellit Sputnik 1 (Sowjetunion)

1961 – Juri Gagarin (Sowjetunion) als 1. Mensch im Weltall

Die Erde - der blaue Planet

1968 – 1. Foto vom „Erdaufgang“ (Apollo 8, 1968)

Erde und Mond fotografiert aus einer Marsumlaufbahn

1969 – 1. bemannte Mondlandung (Apollo 11, USA)

1969 – 1. bemannte Mondlandung (Apollo 11, USA)

1969 – 1. bemannte Mondlandung (Apollo 11, USA)

Satellitenumlaufbahnen = Orbits

1. geostationärer Orbit, Flughöhe 36.000 km über dem Äquator, Umlaufzeit 1Tag. In Bezug auf die Erdoberfläche ortsfest. Z.B.: Meteosat, Astra ..

2. sonnensynchroner Orbit = polare Umlaufbahn, bei der der Satellit immer zur selben Zeit über dem selben Ort ist, z.B. Landsat, Envisat, …

geostationäre Umlaufbahn

geostationäre Umlaufbahn

geostationäre und polare Umlaufbahnen

Satellitenarten

1. Erdbeobachtungssatelliten

2. Navigationssatelliten

3. Kommunikationssatelliten

4. Raumstationen

5. Astrometriesatelliten

6. Killersatelliten

1. Erdbeobachtungssatelliten

• Einsatzgebiete: Meteorologie, Umweltbeobachtung, Kartierung, Geologie, Spionage, …

• Beispiele: Landsat, Envisat, Meteosat, MetOp, NOAA, GOES, SPOT, ERS

Landsat

• Serie von 7 zivilen Erdbeobachtungssatelliten der NASA zur Kartierung der Erde und ihrer natürlichen Ressourcen

• Hauptlieferant der Satellitenbilder für Google Maps, Google Earth, Microsoft Bing Maps, usw.

• Polarer, sonnensynchroner Orbit in 700 - 900 km Höhe. Ein Umlauf um die Erde dauert ca. 100 Minuten, also 14 Umläufe pro Tag

• Der beobachtete Streifen Land hat eine Breite von 185 km. Alle 16 - 18 Tage wird das gleiche Gebiet beobachtet. Die Auflösung beträgt 30m

Landsat 7, polarer sonnensynchroner Orbit, 700km, 99 min

Landsat - sonnensynchrone polare Umlaufbahn, Scannen der Erdoberfläche in Streifen, Gesamtaufnahme in 18 TagenAnimation

Landsat: wolkenfreies Satellitenbildmosaik der Erde

Landsat-Bilder - Grundlage für Google Maps und Google Earth

Landsat-Bilder - Grundlage für Microsoft Bing Maps

Envisat (Environmental Satellite)

• Umweltsatellit der Europäischen Weltraumorgani-sation (ESA) seit 2002

• Aufgaben: Überwachung des Klimas, der Ozeane, der Landfläche bzw. allgemein des Ökosystems der Erde

Meteosat (Meteorological satellite)

• Serie von 9 geostationären Wettersatelliten von ESA und EUMETSAT, 1977 - 2005, US-Gegenstück: GOES-Satelliten

• Meteosat 9 steht bei 0° geographischer Länge und ist deshalb für die Wetterbeobachtung über Afrika, dem östlichen Atlantik und Südeuropa optimal

Meteosat 1 - 5, 1977 - 2005, geostationär, Esa / Eumetsat

MetOp (Meteorological Operational Satellite)

• Serie von Wettersatelliten mit erdnaher polarer Umlaufbahn von EUMETSAT und ESA, seit 2006, US-Gegenstück: NOAA-Satelliten

• geringere Höhe als Meteosat höhere Auflösung Wetterpro-gnoseverlängerung von 3 auf 5 Tage

MetOp A, polarer sonnensynchroner Orbit, 820km, Esa / Eumetsat, Scannen der Erdoberfläche in Streifen

Link zur Onlineversion

Meteosat 9, Infrarotbild transparent auf topografischem Hintergrund

Weltsatellitenbild, Infrarotbild transparent auf topografischem Hintergrund

Weltwetter Link zur Onlineversion

Satellitenbild Europa Link zur Onlineversion

Wetterkarte Europa Link zur Onlineversion

Hurrican Katrina, August 2005

Waldbrände in Griechenland 2007

Brandrodung im Amazonasurwald / Brasilien

Erde bei Nacht

New York 9/11/2001 - Terroranschlag a. d. World Trade Center

Satellitenarten

1. Erdbeobachtungssatelliten

2. Navigationssatelliten

3. Kommunikationssatelliten

4. Raumstationen

5. Astrometriesatelliten

6. Killersatelliten

2. Navigationssatelliten

• sind Satelliten, die zur Positions-bestimmung am Land, zu Wasser und in der Luft dienen

2. Funktionsweise von Navigationssatellten (1)

• 24 - 30 Satelliten umkreisen in ca. 24.000 km Höhe die Erde

• Jeder der Satelliten sendet ständig seine Nummer, seine Position und die Uhrzeit

2. Funktionsweise von Navigationssatellten (2)

• Ein Empfangsgerät auf der Erde empfängt von mindestens 4 Satelliten gleichzeitig diese Signale

• Aus der Laufzeit der Signale berechnet das Empfangsgerät die Position und die Höhe des eigenen Standpunktes

2. Einsatzgebiete d. Satellitennavigation (1)

• Verkehr am Land, zu Wasser und in der Luft (Auto, LKW, Bahn, Schifffahrt, Flugverkehr)

2. Einsatzgebiete d. Satellitennavigation (2)

• Freizeit: Wandern, Mountainbiken, Paragleiten, Geocaching (= „Schatz“-Suche mit Satellitennavigation)

2. Einsatzgebiete d. Satellitennavigation (3)

• Vermessung

2. Einsatzgebiete d. Satellitennavigation (4)

• Landwirtschaft: Automatische Steuerung von Feldbearbeitungsmaschinen

2. Einsatzgebiete d. Satellitennavigation (5)

• Geo-Imaging (= Foto-Verortung: Koordinaten, Richtung und Neigung) durch neue Digitalkameras z.B. zur Verwendung in Google Earth, Panoramio

2. Beispiele für Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS)

• GPS = Global Positioning System, genauer: NAV-Star GPS (USA)

• Galileo (EU) derzeit im Aufbau• GLONASS (Russland)• COMPASS (China)

GPS = Global Positioning System (USA)

• 1970 vom US-Verteidigungsministerium entwickelt

• Seit 1993 voll funktionsfähig, mit künstlicher Signalverschlechterung

• 1. Mai 2000: Abschaltung der Selective Availability, Genauigkeit unter 10 Meter

• Militärische Einsatzgenauigkeit wird auf zivile Anwendungen übertragen

• Weltweit wichtigstes Ortungssystem

Satellitenarten

1. Erdbeobachtungssatelliten

2. Navigationssatelliten

3. Kommunikationssatelliten

4. Raumstationen

5. Astrometriesatelliten

6. Killersatelliten

3. Kommunikationssatelliten

• heißen auch Nachrichten- oder Fernmeldesatelliten

• sind meist auf geostationären Orbits • übertragen Telefongespräche,

Rundfunk- und TV-Programme, Internetdaten, Satellitenkommunikation,

• Beispiele: Astra, Eutelsat, …

Kommunikationssatelliten in geostationärer Umlaufbahn

Astra-Satellit: geostationär, 36.000km Höhe, 11.000km/h, 3t

Bodenstation – Kommunikationssatellit - Empfangsstation

Bodenstation

Alle Empfangsantennen sind auf den gleichen Satelliten ausgerichtet

Empfangsbereiche und -qualitäten

Eutelsat-Satelliten - Standorte

Satellitenarten

1. Erdbeobachtungssatelliten

2. Navigationssatelliten

3. Kommunikationssatelliten

4. Raumstationen

5. Astrometriesatelliten

6. Killersatelliten

4. Raumstationen

• sind Satelliten mit Labor, Wohnmodul, Luftschleuse, Energieversorgung

• Beispiel: Internationale Raumstation ISS (International Space Station)

• Transportsystem für Material und Personen: Space Shuttle

Internationale Raumstation ISS: 1998 – 2020, 110x100x30m

Raumtransporter Space Shuttle - Start

Space Shuttle - 5 Modelle

Space Shuttle - Flug in die Erdumlaufbahn

Space Shuttle – Öffnen des Laderaumes

Space Shuttle – Andocken an ISS

Space Shuttle – Aussetzen eines Satelliten

Space Shuttle - Hubble-Reparatur

Space Shuttle – Landeanflug auf die Erde

Space Shuttle – Landung mit Bremsfallschirm

Space Shuttle - Huckepack-Transport zurück zum Startplatz

Satellitenarten

1. Erdbeobachtungssatelliten

2. Navigationssatelliten

3. Kommunikationssatelliten

4. Raumstationen

5. Astrometriesatelliten

6. Killersatelliten

5. Astrometriesatelliten

• Satelliten, die nicht die Erde, sondern Objekte im Weltall beobachten

• Vorteil gegenüber Teleskopen auf der Erde: kein störender Einfluss der Erdatmosphäre

• Beispiele: • Hubble-Weltraumteleskop: Blick zurück bis 800

Mio. J. nach dem Urknall vor 13,7 Mrd. J.• James Webb Space Telescope: ab 2013• Solar Dynamics Observatory: seit 2010

Hubble-Weltraumteleskop: seit 1990, 5 Wartungsmissionen

Hubble-Blick ins Weltall bis 800 Mio. Jahre nach dem Urknall vor 13,7 Mrd. Jahren

James Webb Space Telescope, ab 2013, NASA+ESA+Kanada

James Webb Space Telescope, Blick ins Weltall bis 200 Mio. Jahre nach dem Urknall vor 13,7 Mrd. Jahren

Solar Dynamics Observatory, seit 2010, NASA

Solar Dynamics Observatory, seit 2010, NASA

100.000 km hohe Gasschleife (Protuberanz) Solar Dynamics Observatory, seit 2010, NASA Onlinevideo

Satellitenarten

1. Erdbeobachtungssatelliten

2. Navigationssatelliten

3. Kommunikationssatelliten

4. Raumstationen

5. Astrometriesatelliten

6. Killersatelliten

6. Killersatelliten

• sind Satelliten, die feindliche Satelliten, Raketen oder Bodenziele zerstören

• Schon jetzt sind Satelliten in Kriegen für Aufklärung, Kommunikation und Navigation unerlässlich

• Weil Satelliten kriegsentscheidend sind, werden sie selbst zu Kriegszielen

• Die USA und Russland verfügen längst über die Fähigkeit, Satelliten zu stören oder sogar zu zerstören, China arbeitet daran

Killersatellit zum Zerstören feindlicher Satelliten

Killersatellit zum Zerstören von Bodenzielen

Organisationen1. ESA = Europäische Weltraumorganisation

(European Space Agency), www.esa.int 2. EUMETSAT = Europäische Organisation für die

Nutzung meteorologischer Satelliten (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites), www.eumetsat.int

3. NASA = Nationale Luft- und Raumfahrtbehörde der USA (National Aeronautics and Space Administration), www.nasa.gov

4. NOAA = Nationale Wetter- und Ozeanografie-behörde der USA (National Oceanic and Atmospheric Administration), www.noaa.gov

5. Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG, Österreich), www.zamg.ac.at

6. Deutscher Wetterdienst, www.dwd.de

Videos1. Earth As You've Never Seen It... in 1080p

(7:51)2. What an Astronaut's Camera Sees (7:01)3. Haunting Images from the Sun (2:01)4. Satelliten Spione aus dem All (45:00)5. Weather Satellite Orbits (0:14)6. ESA Online Videos7. The NOAA Environmental Visualization Lab8. BEST Space Videos on the Web