Vom Ballon zum Satellit: Eine Reise durch die Entwicklung der Fernerkundung und der Auflösung von Satellitenbildern

Fernerkundung ist die Wissenschaft, bei der Informationen über ein Objekt oder ein Phänomen gesammelt werden, ohne dass ein physischer Kontakt mit ihm besteht. Diese Technologie hat die Art und Weise, wie wir unseren Planeten betrachten und verstehen, revolutioniert, denn sie ermöglicht uns den Zugang zu riesigen Mengen an Informationen über die Erdoberfläche und die Atmosphäre der Erde. Die Fernerkundung hat seit ihren Anfängen einen langen Weg zurückgelegt. In diesem Blogbeitrag werden wir einen genaueren Blick auf ihre Geschichte werfen und untersuchen, wie sich die Auflösung von Satellitenbildern im Laufe der Zeit entwickelt hat.

Die Geschichte der Fernerkundung lässt sich bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts zurückverfolgen, als die ersten Luftaufnahmen von Heißluftballons aus gemacht wurden. Doch erst mit dem Start des ersten künstlichen Satelliten, Sputnik 1, durch die Sowjetunion im Jahr 1957 begann die Fernerkundung eine bedeutendere Rolle in der wissenschaftlichen Forschung einzunehmen. Der Start von Sputnik 1, dicht gefolgt von Sputnik 2, markierte den Beginn einer jahrzehntelangen, rasanten Entwicklung der satellitengestützten Fernerkundung.

Der Start von Landsat 1 im Jahr 1972 durch die Vereinigten Staaten war ein Wendepunkt in der Entwicklung der Satellitenfernerkundung. Landsat 1 war der erste Erdbeobachtungssatellit, der ausdrücklich für die Erforschung des Planeten Erde entwickelt wurde. Er war mit dem Return Beam Vidicon (RBV) und einem Multispectral Scanner System (MSS) ausgestattet und lieferte eine Bodenauflösung von 80 Metern und eine Schwadbreite von 185 km.

In den folgenden Jahren wurde die Auflösung von Satellitenbildern immer weiter verbessert. Im Jahr 1984 wurde Landsat 5 gestartet, der mit einem Multispectral Scanner System (MSS) und einem Thematic Mapper (TM) ausgestattet war. Landsat 5 lieferte eine räumliche Auflösung von 30 Metern und lieferte fast 29 Jahre lang Daten zur Erdbeobachtung, womit er den Guinness-Weltrekord für den "längsten in Betrieb befindlichen Erdbeobachtungssatelliten" aufstellte.

Mehr als ein Jahrzehnt später, im Jahr 1999, wurde Landsat 7 mit einem panchromatischen Band und einer räumlichen Auflösung von 15 Metern gestartet. Im selben Jahr wurde der IKONOS-Satellitensensor von MAXAR Technologies Inc. gestartet. IKONOS war der erste kommerzielle Satellit, der hochauflösende Bilder lieferte (0,80 Meter panchromatische Auflösung im Nadir) und hauptsächlich für die Kartierung von Städten und ländlichen Gebieten, die Umweltüberwachung und die nationale Sicherheit eingesetzt wurde. Im Jahr 2013 wurde Landsat 8 gestartet, der eine panchromatische Auflösung von 15 Metern und eine multispektrale Auflösung von 30 Metern bietet.

Einen weiteren wichtigen Beitrag zur Fernerkundung leistete das Sentinel-Programm. Das Programm wurde von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) in Zusammenarbeit mit der Europäischen Kommission ins Leben gerufen und bestand aus einer Konstellation von Satelliten namens Sentinels, die hochauflösende Bilder der Erdoberfläche und der Atmosphäre lieferten.

Die Sentinel-Satelliten trugen eine Reihe von Sensoren, darunter Radar-, optische und thermische Sensoren, die hochauflösende Bilder von der Erdoberfläche lieferten. Eine der wichtigsten Sentinel-Missionen war Sentinel-2, die multispektrale Bilder mit einer räumlichen Auflösung von bis zu 10 Metern lieferte. 

Seitdem sind weitere Satelliten gestartet worden, die Bilder mit noch höherer Auflösung liefern. Der 2008 gestartete Satellit GeoEye-1 beispielsweise lieferte eine panchromatische Auflösung von 0,41 Metern, während der 2016 gestartete WorldView-4-Satellit, ein kommerzieller Erdbeobachtungssatellit der dritten Generation, hochauflösende Bilder mit einer Auflösung von 31 cm im panchromatischen Modus lieferte. Der 2020 gestartete Satellit Pléiades Neo erreicht eine panchromatische Auflösung von 0,30 Metern und ist damit einer der höchstauflösenden kommerziellen Satelliten, die derzeit in Betrieb sind. In naher Zukunft wird Albedo seine Konstellation von 24 Satelliten in Betrieb nehmen, die bis 2027 fertiggestellt sein soll. Der erste dieser Satelliten wird voraussichtlich im Jahr 2024 starten und eine Auflösung von bis zu 0,10 Metern bieten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Geschichte der Fernerkundung durch eine Reihe von technologischen Fortschritten geprägt wurde, die unsere Fähigkeit, die Ressourcen der Erde zu verstehen und zu verwalten, revolutioniert haben. Vom Start von Sputnik 1 im Jahr 1957 bis zu den jüngsten Pléiades Neo hat die Fernerkundung einen langen Weg zurückgelegt und immer genauere und hochauflösende Daten geliefert, die es uns ermöglichen, die Erdoberfläche viel detaillierter zu untersuchen. Mit Blick auf die Zukunft werden die potenziellen Anwendungen der Fernerkundung weiter ausgebaut und bieten spannende Möglichkeiten, einige der dringendsten Umweltprobleme unseres Planeten anzugehen.