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BIRD
High-Tech-Würfel aus Deutschland
Redaktion
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25. Oktober 2001

Mit einer indischen Rakete starteten am Montag drei Satelliten erfolgreich ins All, darunter auch der deutsche Mini-Satellit BIRD. Mit ihm sollen Technologien getestet werden, die später helfen könnten, Waldbrände aus dem All zu aufzuspüren. Doch auch so manch andere fortschrittliche Technik wartet auf ihre Erprobung. 

BIRD
Elektrische Tests und Vakuum-Tests an BIRD im Reinraum des DLR-Instituts für Weltraumsensorik und Planetenerkundung in Berlin-Adlershof. Foto: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Vom Boden aus werden Waldbrände erst sehr spät entdeckt. Eine frühzeitige Erkennung kann dagegen aus der Luft oder gar vom Weltraum aus erfolgen. Technologien für ein solches Frühwarnsystem erprobt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) nun mit dem Kleinsatelliten BIRD (Bi-spectral Infra-Red Detection), der am 22. Oktober 2001 erfolgreich von Indien aus gestartet wurde. Wie das DLR meldet, arbeiten alle Systeme des in Deutschland entwickelten und gebauten Satelliten einwandfrei.

BIRD war auf der indischen Rakete PSLV-C3 gemeinsam mit dem indischen Hauptsatelliten TES (Technology Experiment Satellite) und dem ESA-Satelliten PROBA (Project for On-Board Autonomy) in einen 572 Kilometer hohen Erdorbit gestartet worden. Mit dem DLR-Kleinsatelliten, ein nur 94 Kilogramm schwerer High-Tech-Würfel mit rund 60 Zentimetern Kantenlänge und zwei Solarsegeln, soll erstmals gezeigt werden, dass vom Weltraum aus Waldbrände, insbesondere ihre Ausdehnung und die auftretenden Flammentemperaturen, frühzeitig bestimmt werden können. Gegenwärtig gibt es keinen Satelliten im Weltraum, der speziell für die Erkennung und Untersuchung von Bränden ausgelegt ist.

Der Kleinsatellit BIRD erkennt Feuer über die Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich. Das DLR entwickelte dazu eine neue Generation von Infrarotsensoren, die auf die Feuerfernerkundung zugeschnitten sowie für den Einsatz auf Kleinsatelliten geeignet sind und zuvor erfolgreich im Labor und auf Flugzeugen erprobt wurden. Diese Sensoren bauten Forscher und Ingenieure aus dem Berliner DLR-Institut für Weltraumsensorik und Planetenerkundung in BIRD ein, der neben modernster Infrarotsensorik weitere technologische Neuerungen in sich birgt, unter anderem ein On-Bord-Navigationssystem aus Oberpfaffenhofen und neue Drallräder zur Lagestabilisierung aus Berlin.

Der Bordcomputer des Satelliten ist eine Neuentwicklung vom Fraunhofer-Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik FIRST. Die BIRD-Mission verlangt vom Kontrollsystem eine leistungsstarke und flexible Rechner- und Kommunikationsinfrastruktur. Das System muss dem Satelliten einerseits ermöglichen, sich weitgehend autonom zu bewegen und zu agieren. Andererseits muss es bei der Steuerung des Satelliten dessen Überlebensfähigkeit erste Priorität einräumen. Das Bordrechnersystem wurde daher als verteiltes, fehlertolerantes Mehrrechnersystem mit vier identischen Rechnern realisiert, das sowohl alle Kontroll- und Überwachungsfunktionen als auch die Kommunikation mit der Erde selbstständig ausführt.

Auf dem BIRD-Satelliten werden auch neue Sensoren zur Navigation am Sternenhimmel erprobt. Sie passen sowohl mit ihren Leistungsparametern als auch mit ihrem künftigen Marktpreis in die Budgets von Kleinsatellitenmissionen. Die Firma Astrium DJO und das DLR entwickelten gemeinsam den neuen Sternsensor, der eine Marktlücke ausfüllen wird. Neben Fraunhofer FIRST aus Berlin und der Firma Astrium Jena-Optronik GmbH aus Jena sind das Global Fire Monitoring Center in Freiburg, die Astro- und Feinwerktechnik GmbH (Berlin) sowie die TU Berlin in das Projekt eingebunden. Darüber hinaus sind andere DLR-Bereiche beteiligt: in Oberpfaffenhofen das Raumfahrtkontrollzentrum, in Neustrelitz und Oberpfaffenhofen das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum und in Braunschweig die Simulations- und Softwaretechnik.

Die BIRD-Mission ist auf ein konsequentes Sparkonzept ausgerichtet: Die Gesamtsumme von 30 Millionen Mark - verteilt auf sechs Jahre - ist im Vergleich zu anderen Satelliten-Missionen niedrig. Für die Betriebszeit von BIRD entwickelten das DLR-Raumfahrtkontrollzentrum und die DLR-Fernerkundungsstation Neustrelitz eine Bodeninfrastruktur, die bei minimalem Aufwand eine enge Kopplung zu den Experimentatoren und Datennutzern ermöglicht. Mittels dieser Bodeninfrastruktur können auch mehrere Kleinsatellitenmissionen gleichzeitig koordiniert werden, wodurch auf das einzelne Projekt deutlich weniger Kosten entfallen.

Einzigartige wissenschaftliche Daten sollen bei BIRD durch die Kombination des zweikanaligen Infrarot-Sensorsystems mit der Drei-Zeilen-Stereokamera WAOSS-B (Wide-Angle Optoelectronic Stereo Scanner) gewonnen werden. WAOSS ist eine für die BIRD-Mission angepasste Modifikation einer namensgleichen Mars-Kamera, die in den neunziger Jahren beim DLR in Berlin ent- wickelt wurde. Die beiden Kameras versprechen neue Anwendungsgebiete für die Beobachtungen von Vegetationsbränden, Vulkan-Aktivitäten sowie zur Unterscheidung von Wasserdampfwolken und Rauchwolken und für Vegetationsanalysen.

Der Kleinsatellit BIRD wird noch nicht im operationellen Routine-Einsatz arbeiten: Bei dieser Mission geht es vielmehr darum, neuartige Satelliten- und Sensor-Technologien sowie wissenschaftliche Methoden zu erproben, um sie für spätere Routineaufgaben der Erdbeobachtung oder für die Fernerkundung von Erde und Planeten einzusetzen. Die bei BIRD eingesetzte Infrarot-Sensor-technologie und neue, im DLR entwickelte Feuerdetektionsverfahren haben eine Schlüsselrolle in dem von der Europäischen Union mit insgesamt zehn Millionen Mark geförderten Feuermelde-Satelliten-Projekt FUEGO (spanisch für Feuer). Nach dem erfolgreichen Einsatz soll die BIRD-Infrarot-Sensortechnologie weiterentwickelt werden, für ein abbildendes und spektrometrisches Infrarotsystem FOCUS (Brennpunkt). Mit diesem sollen Hochtemperatur-Ereignisse einschließlich deren Emissionen von der Internationalen Raumstation ISS aus erkannt und analysiert werden. Die ISS hat dabei den Vorteil, dass sie innerhalb kurzer Zeit fast alle bewohnten Gebiete dieser Erde überfliegt.

Der endgültige Bau des Systems wird noch in einem wissenschaftlichen Auswahlverfahren festgelegt. Mit FOCUS sollen dann Brände vom Weltraum aus in Echtzeit automatisch erkannt und genauer unter die "Infrarot-Lupe" genommen werden. Diese "Infrarot-Lupe" soll durch Kombination von multispektraler abbildender Infrarotsensorik (vom Typ BIRD) und eines spektral extrem hochauflösenden Infrarot-Spektrometers völlig neue Aussagen zu den Auswirkungen der Feuer auf Atmosphäre und Umwelt erlauben. Nach einer intensiven Erprobung von FOCUS auf der Internationalen Raumstation könnte die operationelle Nutzung der neuen Infrarot-Satellitensensor-Technologien auf einem oder mehreren Kleinsatelliten folgen, was eine routinemäßige rasche Erkennung, Bewertung und Reaktion auf irdische Hochtemperatur-Katastrophen bereits in deren Entstehungsphase ermöglichen würde.

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