FUEGO - Feueralarm aus dem All

Ein Waldbrand in Spanien am 22. August 2002
Jährlich werden in den mediterranen Regionen eine halbe Million Hektar Wald durch Brände vernichtet
18 Juli 2003

FUEGO, Feuer, heißt das von der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der Europäischen Union geförderte weltraumgestützte Feuermeldesystem, mit dem ab 2005/2006 spezielle Satelliten die weltweite Überwachung von Hochtemperatur-Ereignissen auf der Erde übernehmen sollen. Gegenwärtig wird die Technologie bei Waldbränden mit dem aus Deutschland stammenden ersten Feuer-Satelliten BIRD getestet.

Entscheidend für die Bekämpfung von Brandherden ist ihre schnelle Entdeckung. In gut erschlossenen Siedlungsarealen ist das keine Frage. Aber wie sollen Hunderte Millionen Hektar Wald allein in Europa überwacht werden?

Dieser Frage gingen auch die Wissenschaftler am Berliner DLR-Institut für Weltraumsensorik und Planetenerkundung nach. Will man die als "Hot Spots" benannten Hochtemperatur-Ereignisse von Wald-, Busch-, Torf-, Kohleflözbränden, brennenden Ölfeldern oder aktiven Vulkanen nicht nur frühzeitig erkennen, sondern darüber hinaus ihre Ausdehnung und die auftretenden Flammentemperaturen erfassen, ist eine synoptische Überwachung aus großen Höhen – respektive aus dem Weltraum – notwendig. Ein diesbezüglicher Satellit existierte aber bislang nicht. So entwickelten die Wissenschaftler für den Kleinsatelliten BIRD (Bispectral Infra-Red Detection) eine neue Generation von Infrarotsensoren, die auf die Feuerfernerkundung zugeschnitten sind.

Am 22. Oktober 2001 wurde BIRD, der erste Satellit zur Entdeckung von Waldbränden, mit der indischen Trägerrakete PSLV (Polar Satellite Launch Vehicle) von Sriharikota aus gestartet und in 572 km Höhe ausgesetzt. Der Transport des mit rund 60 cm Kantenlänge und zwei Solarsegeln ausgestatteten 94 kg schweren Hightech-Winzlings erfolgte „huckepack“ auf dem indischen Hauptsatelliten und damit äußerst kostengünstig – nur 1 Mill. Euro mussten für den Transfer in den Kosmos aufgewendet werden.

BIRD auf Feuersuche

"Hotspots" von Feuern können mit Satelliten erfasst werden

Die Mission BIRD ist äußerst preisgünstig – Entwicklung, Start und Betrieb kosten innerhalb von sechs Jahren nur 15 Mill. Euro. Mit dieser Kleinsatellitenmission soll erstmals gezeigt werden, dass vom Weltraum aus Waldbrände, insbesondere ihre Ausdehnung und die auftretenden Flammentemperaturen, frühzeitig bestimmt werden können. Darüber hinaus werden mit BIRD u.a. ein autonom arbeitendes On-Bord-Navigationssystem aus Oberpfaffenhofen, neue Drallräder zur Lagestabilisierung aus Berlin sowie ein leistungsstarker Bordcomputer vom Berliner Fraunhofer-Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik (FIRST) getestet.

Im Januar 2002 bestand der Satellit seine Feuerprobe, als er operativ für Aufnahmen der ausgedehnten Buschbrände in Australien eingesetzt wurde. Neben der sehr guten Bildqualität gelang es auch, die im Bild festgehaltenen Temperaturverteilungen von 800 Grad mit einer absoluten Genauigkeit von 1 Grad zu bestimmen.

Im Rahmen der Versuchsphase lief vor kurzem das Experiment DEMOBIRD, dessen Ergebnisse in das ESA-Erdbeobachtungsprogramm FUEGOSAT einfließen. Der BIRD-Feuersatellit, der einen 190 km breiten Streifen der Erdoberfläche aufnimmt, hielt bei seinem vierminütigen Überflug von Galizien die Hot-Spot-Situation im Mittelmeerraum fest. Die Empfindlichkeit der Sensoren erlaubt die Erkennung bereits von kleineren Feuern im Meterbereich und bietet so die Möglichkeit zur Früherkennung größerer Waldbrände. Die Daten wurden direkt zu der bei Madrid gelegenen ESA-Bodenstation Villafranca übertragen. Von dort gelangten sie – über weitere Stationen und eine exakte kartografische Aufbereitung – nach 92 Minuten an die Feuerwehren vor Ort, die sofort ausrückten.

In Zukunft wollen die Forscher die Waldbrand-Daten via Kosmos bereits nach 60 Minuten zur Verfügung stellen. Allein Europa wird jährlich von etwa 45 000 Waldbränden heimgesucht. Dabei fallen im Mittelmeerraum 500 000 ha Wald den Bränden zum Opfer. Der ökonomische Schaden beläuft sich nach Schätzungen der Europäischen Kommission auf bis zu 5000 Euro je Hektar. Überträgt man diese Daten auf den gesamten blauen Planeten, wird die gesamtgesellschaftliche Dimension mit ihren Auswirkungen auf Umwelt und Klima schnell bewusst.

FUEGO im FOCUS

Die Infrarot-Sensoren von BIRD entdecken Feuer auf der Erde

Die BIRD-Sensorik zur Erkennung und Bewertung von Hochtemperatur-Ereignissen ist bereits weltweit gefragt. Mehrere Raumfahrtagenturen, u.a. aus Brasilien und Argentinien, wollen sie auf eigenen Umweltsatelliten nutzen.
Die seit nunmehr zwei Jahren im Test befindlichen neuen Technologien der Branderkennung aus dem Kosmos sollen auf jeden Fall in ein weltweit arbeitendes Frühwarnsystem einfließen. Hierfür gibt es verschiedene Szenarien: Eine Schlüsselrolle nimmt das von der ESA und der EU geförderte Feuermelde-Satelliten-Projekt FUEGO (Feuer) ein. Es sieht den Start eines Demonstrators im Jahre 2005 vor, dem weitere Satelliten folgen sollen. Beteiligt sind Entwicklungs- und Industrieteams aus Deutschland, Frankreich, Spanien, Italien, Griechenland und Portugal.

Die BIRD-Sensor-Technologie wird aber auch für ein abbildendes und spektrometrisches Infrarotsystem FOCUS weiterentwickelt. Mit diesem sollen dann Brände von der Internationalen Raumstation ISS in Echtzeit erkannt und analysiert werden. Die ISS hat dabei den Vorteil, dass sie innerhalb kurzer Zeit fast alle bewohnten Gebiete der Erde überfliegt. Man erhofft sich, wertvolle Aussagen zu den Auswirkungen der Brände auf Atmosphäre und Umwelt gewinnen zu können. Die ESA hat FOCUS als erstes europäisches Fernerkundungs-Experiment auf der ISS ausgewählt.

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