Mit neuen Augen: Der am 1. April 2022 gestartete Hyperspektralsatellit EnMAP hat seine erste Aufnahme zur Erde geschickt. Sie zeigt den Bosporus hochaufgelöst und in drei verschiedenen Wellenlängen des Lichts – im sichtbaren Bereich sowie im kurz- und langwelligen Nahinfrarot. Dies macht für uns unsichtbare Merkmale wie den Zustand der Vegetation oder die Bodenbeschaffenheit sichtbar.
Unsere Augen können nur einen sehr begrenzten Ausschnitt des Lichtspektrums sehen. Doch gerade die jenseits davon liegenden Wellenlängenbereiche der Strahlung können wertvolle Informationen über die Beschaffenheit und den Zustand von Materialien, Gesteinen oder auch lebenden Systemen wie der Vegetation liefern. Deshalb nimmt die Forschung dafür Hyperspektralkameras zu Hilfe: Instrumente, die Strahlung jenseits unserer Grenzen einfangen und diese mittels Spektrometer in einzelne Wellenlängenbereiche zerlegen.
Am ersten April 2022 ist ein deutscher Umweltsatellit gestartet, der erstmals ein solches Hyperspektralinstrument in den Orbit bringt. Der Satellit EnMAP scannt die Erdoberfläche mithilfe von zwei hochauflösenden Spektrometern und fängt die vom Untergrund reflektierte Strahlung im sichtbaren und infraroten Wellenbereich zwischen 420 und 2.450 Nanometern ein. Inzwischen wurden die Systeme des Satelliten nach und nach in Betrieb genommen – und jetzt hat er die erste Testaufnahme geschickt.
Der Bosporus mit anderen Augen
Sein erstes Bild hat der EnMAP-Satellit bei einem Flug über den Bosporus aufgenommen – die Meerenge bei Istanbul, die Europa von Asien trennt. Die Aufnahme umfasst einen etwa 30 Kilometer breiten und 180 Kilometer langen Streifen dieser Region, hier zu sehen sind drei Ausschnitte aus dem 54 Kilometer lange Mittelbereich dieses Testbilds. Das linke Bild zeigt eine Echtfarben-Darstellung, die in etwa der menschlichen Farbwahrnehmung entspricht.
Das mittlere Bild ist eine Falschfarbenaufnahme der VNIR-Kamera, die Wellenlängen von 420 bis 1.000 Nanometern aufzeichnet. In diesem Nahinfrarotbereich lässt sich beispielsweise die Abstrahlung der Vegetation einfangen und erlaubt Rückschlüsse auf Biomasse und Photosyntheseaktivität. Sie ist hier rot eingefärbt.
Der rechte Ausschnitt stammt von der SWIR-Kamera des Satelliten, die etwas längerwelliges Infrarot zwischen 900 und 2.450 Nanometern detektiert. Aus dieser Strahlung lässt sich unter anderem auf die geologische Beschaffenheit des Untergrunds schließen. So kann man beispielsweise tonhaltige Böden oder Kalkgestein erkennen, aber auch wie hier die Bebauung im Stadtgebiet von Istanbul.
Hohe Qualität schon jetzt
„Schon die ersten Daten von EnMAP zeigen, was der deutsche Umweltsatellit leisten kann“, sagt Sebastian Fischer, EnMAP-Gesamtprojektleiter in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. Denn noch ist die Kalibrierung der Instrumente nicht abgeschlossen. „Diese ersten Bilder geben uns aber schon einen sehr guten Vorgeschmack darauf, was Wissenschaftler auf der ganzen Welt erwarten dürfen.“
Das EnMAP-Team ist mit den ersten Aufnahmen des neuen Hyperspektralsatelliten sehr zufrieden: „Die hohe Qualität der Daten in allen Kanälen wird gut sichtbar zum einem in typischen Spektren wie für Vegetation und zum anderen in geringem Rauschen und störenden Bildstreifen bei dem umfangreichen Dynamikbereich, welches gerade in dunklen Bereichen wie Wasser deutlich wird“, erklärt Fischer. Bevor der wissenschaftliche Betrieb des Satelliten beginnt, wird nun noch eine sechs Monate dauernde Kalibrierungsphase folgen, die die Instrumente im Orbit optimiert und die Datenqualität weiter verbessert.
Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
