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TUBIN
Berliner Kleinsatellit hat Waldbrände im Visier
Redaktion / idw / Pressemitteilung der TU Berlin
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5. Juli 2021

Die Technische Universität Berlin hat in der vergangenen Woche ihren 27. Kleinsatelliten erfolgreich in eine Erdumlaufbahn gebracht. TUBIN soll vor allem Waldbrände ins Visier nehmen, die durch den Klimawandel und die damit in manchen Regionen verbundene Trockenheit immer häufiger werden. Ein besonderes Augenmerk gilt dabei Europa.

TUBIN

Der Satellit TUBIN der TU Berlin. Bild: Technische Universität Berlin [Großansicht]

Der Mikrosatellit TUBIN der TU Berlin ist am Mittwoch der vergangenen Woche von Cape Canaveral mit einer Falcon-9-Rakete der Firma SpaceX erfolgreich gestartet. Seine Mission ist die Beobachtung von Großfeuern wie zum Beispiel Waldbränden. Im Kontrollzentrum auf dem Campus Charlottenburg wurden bald darauf erste Signale von ihm empfangen. Die Bodenstationen in der Antarktis und auf dem Dach des "F-Gebäudes" der Technischen Universität Berlin brachten dann später Gewissheit: Der 22,5 Kilogramm schwere Satellit mit einer Größe von etwa 31 x 47 x 47 Zentimetern hat sich nach dem Abtrennen von der Oberstufe der Rakete erfolgreich initialisiert und sendet aus seiner Umlaufbahn in 530 Kilometer Höhe Signale zur Erde.

An Bord befinden sich zwei Infrarot-Kameras. Zusätzlich dazu ist noch eine Kamera für den sichtbaren Spektralbereich vorhanden. "Nach dem geglückten Start steht nun die Erdfernerkundung im Fokus2, erklärt Nutzlastingenieur und Projektleiter Julian Bartholomäus. Die Forschenden wollen herausfinden, ob als Sensoren für die Erkennung von Waldbränden durch Satelliten auch sogenannte Mikrobolometer infrage kommen. Sie werden zum Beispiel in handelsüblichen Wärmebildkameras verbaut und detektieren langwelliges Infrarotlicht.

Für große Satelliten kamen bisher aber Sensoren zum Einsatz, die für kurzwelliges Infrarotlicht empfindlich sind. Waldbrände strahlen nämlich in diesem Wellenlängenbereich etwa zehn- bis hundertmal heller als im langwelligen Infrarot. Jedoch: Diese Sensoren müssen aufwändig gekühlt werden. Für Kleinsatelliten sind sie deshalb nicht geeignet.

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"Mikrosatelliten bieten aber viele Vorteile", unterstreich Bartholomäus. Sie sind nicht nur kostengünstig und könnten für Nischenanwendungen genutzt werden. Aufgrund ihres Preises ließen sich auch ganze Flotten einsetzen: Mit zwölf Satelliten in drei Umlaufebenen könnte jeder relevante Punkt der Erde innerhalb von 24 Stunden beobachtet werden. Aber auch schon TUBIN allein überfliegt alle Orte der Erde, weil diese sich unter seiner Umlaufbahn hinweg dreht. "Allerdings dauert es ungefähr neun Tage, bis man das gleiche Gebiet wieder beobachten kann", so Bartholomäus. Da könne mancher Waldbrand schon erloschen sein.

Der Klimawandel sorgt in vielen Regionen der Welt für verlängerte Waldbrandperioden und eine höhere Zahl solcher Brände. Neben den jährlichen großen Vegetationsbränden im Südwesten Australiens und dem Westen der USA sind auch europäische Länder wie Deutschland immer stärker durch Großfeuer gefährdet. Die TUBIN-Mission soll nun verstärkt europäische Waldbrände beobachten. Jeder Pixel der eingesetzten Wärmekameras ist ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand. Auf dem Erdboden deckt solch ein Pixel eine Fläche von 150 mal 150 Quadratmetern ab. Unter idealen Bedingungen können allerdings auch Feuer kleineren Ausmaßes detektiert werden. Dabei unterstützt die optische Kamera mit einer Auflösung von immerhin 40 x 40 Quadratmetern pro Pixel die Infrarotkameras.

Bei der Charakterisierung der Aufnahmen helfen zusätzlich spezielle Algorithmen für die Erkennung von Wolken, Wasser und eben Feuer. Dabei wird auch untersucht, ob die Brände besser erkannt werden, wenn man diese Algorithmen an die jeweilige Weltregion anpasst. Neben den Infrarotkameras trägt TUBIN ebenfalls einen neuartigen Funktransceiver an Bord, der in Deutschland entwickelt wurde (Projektname XLink IOD). Hiermit kann TUBIN seine gesammelten Bilddaten mit zehnmal höheren Datenraten an die heimische Bodenstation am Fachgebiet Raumfahrttechnik der TU Berlin senden.

16 wissenschaftliche Mitarbeiter waren am Bau von TUBIN beteiligt; bereits 2017 startete mit TechnoSat ein Vorgänger, mit dem die neu entwickelte Kleinsatellitenplattform im Weltraum getestet wurde, die nun auch für TUBIN zum Einsatz kommt. TUBIN steht für Technische Universität Berlin Infrared Nanosatellite.

Der Satellit trägt auch den Zweitnamen TUBSAT-27, der auf die lange Tradition der TU Berlin bei der Entwicklung von Kleinstsatelliten verweist. "Der erfolgreiche Start des 27sten Satelliten aus Berlin ist ein wunderbares Geschenk für unser nahes Jubiläum", erklärt der Leiter des Fachgebiets Raumfahrttechnik, Prof. Dr.-Ing. Enrico Stoll. Am 17. Juli 1991, also vor fast genau 30 Jahren, startete der erste TUBSAT mit einer Ariane-4-Rakete. "Damit zählt die TU Berlin zu den auf diesem Gebiet führenden Universitäten der Welt", sagt Stoll. Die orbitale Lebensdauer von TUBIN ist allerdings begrenzt – in etwa fünf bis sechs Jahren wird er durch die Reibung in der Atmosphäre abgebremst worden sein und in den tieferen Luftschichten verglühen.

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siehe auch
BIROS: Picosatelliten erfolgreich ausgesetzt - 12. September 2016
BIROS: Feuerwächter im Erdorbit - 22. Juni 2016
Links im WWW
Technische Universität Berlin
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