Start für den Drachen: Die ESA und China beginnen gemeinsames Erdbeobachtungsprojekt

Die ungeheure Größe und Vielfalt dieses riesigen Landes machen Satelliten für seine Erkundung besonders wichtig. Das chinesische Staatsgebiet reicht mit seinen 9,6 Millionen Quadratkilometern von Himalaja-Gipfeln bis hin zu tropischem Tiefland. Ein Fünftel der Weltbevölkerung lebt heute in China, das zudem die zweitgrößte und die am schnellsten wachsende Volkswirtschaft der Erde ist.

Das Dragon-Programm ist ein gemeinsames Vorhaben der ESA, des Forschungs- und Technologieministeriums Chinas (MOST) und des Nationalen Fernerkundungszentrums Chinas (NRSCC). Sein Ziel ist es, die Nutzung der ESA-Weltraumtechnik in China zu fördern und die wissenschaftliche Kooperation auf dem Gebiet der Erdbeobachtungsforschung und -technik zwischen China und Europa zu verstärken.

Das Dragon-Programm wurde in der Folge des Treffens von ESA-Direktor Jean-Jacques Dordain mit dem Minister für Forschung und Technologie der Volksrepublik China, Prof. Xu Guahana, im September 2003 in Paris in die Wege geleitet.

Am 27. April begann ein dreitägiges Symposium in Xiamen zur formellen Eröffnung der Initiative. Neben den chinesisch-europäischen Forschungsteams nehmen auch der ESA-Direktor für Erdbeobachtungsprogramme, Professor José Achache, und der stellvertretende Generaldirektor des NRSCC, Zhang Guocheng, daran teil.

„Fernerkundungstechnologien haben vielfältige potentielle Anwendungsmöglichkeiten, z.B. die Einschätzung und Überwachung von Rohstoffquellen und die Reaktion auf Naturkatastrophen“ sagt Guocheng. „Die ESA hat eine hervorragende Stellung auf diesem Gebiet und das Dragon-Programm verspricht, neue Gebiete für die Zusammenarbeit von MOST und ESA zu eröffnen sowie die Entwicklung der angewandten Fernerkundung in China voranzubringen.“

Während der dreijährigen Laufzeit des Dragon-Programms sollen Daten Envisats und anderer ESA-Raumsonden von den kooperierenden europäischen und chinesischen Forschungsteams genutzt werden. Zu den von der ESA und China vereinbarten Untersuchungsgebieten gehören zum Beispiel die Überwachung des Reisanbaus, die Kartografierung von Waldgebieten, die Beurteilung von Wasservorräten, die Überschwemmungsvorhersage, Messungen der Luftqualität und die Beobachtung des Wüstenwachstums.

Prof. Fabio Rocca vom Mailänder Politecnico ist zusammen mit Prof. Deren Li von der Wuhan-Universität Hauptexperimentator in einem Projekt zur genauen Vermessung von Bodentopografie und Bodenbewegungen mit Hilfe von ESA-Radardaten. Bei der SAR-Interferometrie (SAR = Radar mit künstlicher Strahleröffnung), oder kurz InSAR, werden zwei oder mehrere Aufnahmen des gleichen Gebietes ausgewertet, wodurch sehr präzise Messungen der zwischen den Aufnahmezeitpunkten erfolgten Bodenbewegungen möglich sind.

„Erdsenkungen sind in vielen Gebieten in China ein Problem” sagt Rocca. „Die europäische Technologie ermöglicht Senkungsmessungen im Millimeterbereich zu sehr niedrigen Kosten, wodurch dies zu einem interessanten Gebiet für weitere gemeinsame Entwicklungen wird.“

„Durch die Zusammenarbeit können wir die Effizienz der Fernerkundung mit einer eingehenden Analyse der Bodenbedingungen verbinden und somit Protokolle für die Auswertung neuer Daten erarbeiten und die Reaktionszeiten verkürzen. Wir möchten Instrumente zur unmittelbaren Verwendung durch den Katastrophenschutz entwickeln.“

„Das Dragon-Programm ist in seiner Gesamtheit deshalb wichtig, da es engere Kontakte mit China ermöglicht, einem riesigen Land mit Tausenden von hochspezialisierten Wissenschaftlern, in dem die Fernerkundung einen wichtigen Faktor für eine schnellere und sicherere Entwicklung darstellt und das zudem über ein gut entwickeltes Raumfahrtprogramm verfügt.“

Ein Austauschprogramm von Praktikanten hat bereits begonnen: Zwei Studenten der Chinesischen Akademie für Forstwesen in Peking studieren radar-basierte Waldvermessungstechniken am Europäischen Raumfahrtforschungsinstitut (ESRIN) der ESA in Frascati (Italien).

Wälder bedecken ein Siebentel der Chinesischen Landmasse. Radardaten wie z.B. vom ASAR-Gerät (Radar mit weiterentwickelter künstlicher Strahleröffnung) des Envisat-Satelliten ermöglichen eine genaue Forstüberwachung mittels InSAR-Technologie.

Bei der Auswertung von Mehrfachaufnahmen werden Waldgebiete auf verschiedene Weise unterscheidbar, wodurch die Baumhöhe, -dichte und sogar die Arten bestimmt werden können.

Ähnliche radar-basierte Technologien sollen auch für die Überwachung von landwirtschaftlichen Kulturen wie z.B. Reis verwendet werden. Radargeräte sind für letztere Aufgabe besonders gut geeignet, da die Felder während der Umpflanzung und der Wachstumsphase des Reises überflutet sein müssen und das Radar wasserdurchtränkten Boden sehr gut erkennen kann. Außerdem kann es durch Wolken hindurchsehen, die die Sicht von optischen Satelliten auf Reisanbaugebiete behindern.

Professor Tan Bingxiang von der Chinesischen Akademie für Forstwesens in Peking arbeitet gemeinsam mit Dr. Thuy Le Toan von der Toulouser Universität „Paul Sabatier“ als Hauptexperimentator des Reisbeobachtungsprojektes.

„Die Wahrscheinlichkeit während der Wachstumsperiode in Südchina wolkenfreie optische Fernerkundungsdaten zu gewinnen, beträgt nur 1%“ erläutert Bingxiang. „Dadurch ist eine Echtzeitüberwachung des Pflanzenwuchses und eine Prognose des Reisertrages sehr schwer.“

„Deshalb ist die Radartechnik die beste Möglichkeit, um Daten zur landwirtschaftlichen Überwachung und Ertragsprognose zu gewinnen.“

Vorhersagemodelle für den Reisertrag sollen mittels ASAR-Daten sowie multispektraler optischer Daten des MERIS-Spektrometers auf Envisat für Aufnahmen mittlerer Auflösung getestet werden.

Das Absorptionsspektrometer für Atmosphärische Kartografie (SCIAMACHY) an Bord von Envisat wird zudem jahreszeitliche Schwankungen von Methanemissionen aus überfluteten Reisfeldern untersuchen. Mit Hilfe dieser Daten kann die Genauigkeit von Modellen klimatischer Veränderungen erhöht werden.

Die chinesische Landwirtschaft ist stark vom asiatischen Südost-Monsun abhängig, der dem Land in jedem Sommer lebenswichtigen Regen bringt.

Prof. Johnny Johannessen vom norwegischen Nansen-Zentrum für Umweltforschung und Fernerkundung und Prof. Hui-Jun Wang vom Institut für Atmosphärische Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften sind Hauptexperimentatoren eines Projektes zum Studium des gekoppelten Systems von Monsun und der an seiner Entstehung beteiligten Meeresflächen. Ziel des Projektes ist es, diesen Wechselwirkungsprozess, der Chinas Sommermonsun erzeugt, besser überwachen und simulieren zu können.