Raumfahrt

Feuermelder im All

Ein Berliner Satellit erfasst Waldbrände und Vulkanausbrüche und deren Treibhausgasemissionen und soll die Klimaforschung erleichtern.

Das Adlershofer Team des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt mit seinem „Baby“, dem kühlschrankgroßen Satelliten Biros. Er soll in 510 Kilometer Höhe über der Erde kreisen.

Das Adlershofer Team des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt mit seinem „Baby“, dem kühlschrankgroßen Satelliten Biros. Er soll in 510 Kilometer Höhe über der Erde kreisen.

Foto: DLR / BM

In den vergangenen Tagen hat es in der Region Berlin-Brandenburg reichlich geregnet. Aber trotzdem besteht jeden Sommer eine hohe Waldbrandgefahr. In diesem Jahr begann die Gefahr aufgrund langer Trockenheit schon im Mai. Regelmäßig brechen im Sommer kleinere Brände aus. Um die Welt aber gehen die Bilder von gigantischen Bränden in den USA, Brasilien oder Indonesien. Dann bewegen sich die betroffenen Menschen nur nach draußen, wenn sie müssen – und dann vorzugsweise mit Mundschutz.

Solche Wald- und Buschbrände sind nicht nur eine Gefahr für Mensch, Tier und Sachwerte – sie sind auch ein wichtiger Faktor für das Klima und damit für die Klimaforschung. Denn die brennende Vegetation gibt große Mengen des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) ab. Genaue Zahlen zu den Emissionen gibt es nicht, nach Schätzungen sind es beträchtliche 20 bis 25 Prozent aller CO2-Emissionen weltweit, die aus Busch- und Waldbränden stammen.

Die Mission soll die Bedeutung der Waldbrände für die Erderwärmung klären

Wissenschaftler am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) am Standort Berlin-Adlershof wollen die Schätzungen durch Messungen verbessern und so Daten liefern, die der internationalen Wissenschaftlergemeinde genauere Klimaszenarien ermöglichen. Das Team um den Ingenieur Winfried Halle hat in den vergangenen Monaten einen Satelliten entwickelt und montiert, der am heutigen Mittwochmorgen um 5:55 (MESZ) ins All gestartet ist. Startplatz war der indische Weltraumbahnhof Satish Dhawan Space Centre bei Chennai (ehemals Madras) an der südostindischen Küste.

Gesteuert und überwacht wird der Satellit zukünftig vom Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum des DLR in Oberpfaffenhofen bei München. Kooperationspartner ist die Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH, eine privatwirtschaftliche Ausgründung aus dem DLR-Forschungszentrum in Adlershof.

Auch Vulkaneruptionen produzieren Klimagase

Der Name des neuen Feuerwächters im All lautet „Biros“. Das Kürzel steht für „Berlin Infrared Optical System“. Darin steckt nicht nur der Ort seiner Entwicklung, sondern auch die Technik der Erfassung von Bränden: Infrarotkameras. Zwar sind auch „normalsichtige“ Kameras an Bord, die das auch für menschliche Augen sichtbare Licht erfassen, aber der Schwerpunkt liegt auf den Infrarotsystemen – denn von heißen Objekten wie brennender Vegetation geht Infrarotstrahlung aus – je heißer, desto kurzwelliger. Die Wärmesensoren haben gegenüber rein visuellen Systemen zudem den Vorteil, dass sie auch bei Nacht und Regen sehen und Rauch- und Aschewolken durchdringen können.

Die Kameras an Bord des Biros-Satelliten sehen auch Vulkaneruptionen und deren heiße Gase, vor allem die klimarelevanten wie Kohlendioxid und Methan. Selbst brennende Schiffe, hitzeentwickelnde Industrieanlagen und Gasfackeln vermessen sie.

Wärmesensoren an Bord erkennen heiße Gasschwaden

Die Kameras „sehen“ die heißen Gasschwaden, die dabei entstehen. So lässt sich die Hitzeleistung berechnen und letztlich auch die Menge der entstehenden Klimagase. Mit der Technik kann man erkennen, ob es sich um den „offenen“ Brand eines Waldes oder von Buschwerk handelt oder eher um einen Schwelbrand in einem ausgetrockneten Moor. Zwar gibt es schon im All kreisende „Feuermelder“, doch Biros erfasst die Brände exakter. So ist das Raster, das seine Kameras erfassen, deutlich kleiner und damit genauer: Die gespeicherten Bildpunkte haben statt einer Kantenlänge von bisher einem Kilometer nun eine von nur 150 Meter.

Zur Genauigkeit der Messungen trägt bei, dass Biros bereits einen „älteren Bruder“ in der Umlaufbahn hat – sozusagen das zweite Auge, zusammen bilden sie die Mission „Firebird“ („Feuervogel“). Bereits im Juli 2012 startete „TET-1“ („Technologie-Erprobungsträger“). Auch TET-1 war von der DLR in Berlin entwickelt worden. Von dort stammte auch die Kamera „HRSC“ die ab 2004 spektakuläre dreidimensionale Bilder der Marsoberfläche lieferte.

Biros’ älterer Bruder kreist seit Juli 2012 in der Erdumlaufbahn

Im Gegensatz zu TET-1 kann Biros flexibel Schwenks bei der Beobachtung ausführen. So gelingt es, bei einem neuerlichen Überflug die Sensoren aus einem anderen Winkel auf dasselbe brennende Objekt zu richten.

TET-1 und der jüngere Biros fliegen in etwa 510 Kilometer Höhe immer zur selben Zeit über dieselbe Weltregion: TET-1 kreuzt stets um 10.30 Uhr Ortszeit den Äquator, Biros um 9.30 Uhr. So steht die Sonne immer in derselben Höhe, das ist wichtig für die Vergleichbarkeit der Aufnahmen der Infrarotbilder. Die Äquatorregion ist eine für die Waldbrand- und Klimaforscher wichtige Region. 90 Minuten brauchen die beiden Himmelskörper für eine Erdumrundung. Die erhobenen Daten senden sie per Laser an Empfangsstationen auf der Erde.

Klimawandel könnte für mehr Waldbrände sorgen

Im Hintergrund der Firebird-Mission steht auch eine Diskussion um die weitere Entwicklung von Waldbränden. Viele Forscher gehen davon aus, dass sie an Zahl und Heftigkeit zunehmen, denn im Zuge des Klimawandels wird es vielerorts trockener und heißer. Die Erderwärmung könnte also mehr Brände und somit mehr Treibhausgase hervorbringen – was den Klimawandel verstärken würde.

Andere Forscher nehmen hingegen an, dass die Zahl der Brände in den vergangenen Jahren abgenommen hat. Demnach sind die Landschaften immer stärker durch Straßen und Siedlungen zergliedert, so dass Brände rascher entdeckt und gelöscht werden. Alleine die Anwesenheit von Straßen bremst – als Brandschneisen – die Ausbreitung von Feuer. Biros und sein älterer Bruder TET-1 könnten Klarheit in der Frage bringen.

Auf dem Web-Portal des DLR gibt es neben weiteren Luft- und Raumfahrt-Blogs auch einen Biros-Blog.