Sentinel-1
Paar von Radarsatelliten
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Sentinel-1, bestehend aus Sentinel-1A, Sentinel-1B, Sentinel-1C und Sentinel-1D,[5] ist eine Gruppe von Radarsatelliten und Teil der Sentinel-Satellitenreihe. Diese sind Erdbeobachtungssatelliten des Copernicus-Programms (vormals GMES, Global Monitoring for Environment and Security), das gemeinsam von der Europäischen Kommission und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) verantwortet wird.
| Sentinel-1A/1B/1C/1D | |
|---|---|
| |
| Typ: | Erdbeobachtungssatelliten |
| Betreiber: |  ESA |
| COSPAR-ID: | 1A: 2014-016A 1B: 2016-025A 1C: 2024-235A 1D:2025-251A |
| Missionsdaten | |
| Masse: | 2300 kg |
| Start: | 1A: 3. April 2014, 21:02 UTC[1] 1B: 25. April 2016, 21:26 UTC[2] 1C: 5. Dezember 2024, 21:20 UTC[3] 1D: 4. November 2025, 21:02 UTC |
| Startplatz: | 1A und 1B: CSG ELS 1C:ELV 1D: ELA-4 |
| Trägerrakete: | 1A und 1B: Sojus-2.1b 1C:Vega-C 1D:Ariane 62 |
| Status: | 1A: in Betrieb 1B: außer Betrieb 1C: in Betrieb 1D: in Betrieb |
| Bahndaten | |
| Umlaufzeit: | 98,7 min[4] |
| Bahnneigung: | 98,2° |
| Apogäumshöhe: | 704 km |
| Perigäumshöhe: | 702 km |
Die Sentinel-1-Satelliten erheben geoökologische Daten und messen den Meeresspiegel. Durch dieses System und verschiedene Vorgänger-Systeme existiert eine seit 1992 ununterbrochene Messreihe zum globalen Meeresspiegelanstieg. Vom Beginn der Messungen bis 2020 stieg der Meeresspiegel pro Jahr durchschnittlich um drei Millimeter.[6]
Aufgaben und Instrumente
Die Sentinel-1-Satelliten beobachten die Erde mit Radar aus einem etwa 700 km hohen Orbit. Sie fliegen in einem polnahen Orbit (98,18° Bahnneigung)[7] und tasten die Erdoberfläche dabei streifenweise ab. Die Breite der beobachteten Streifen schwankt je nach Beobachtungsmodus zwischen 80 und 410 km. Die Abtastung erfolgt mit einem C-Band-SAR (Synthetic Aperture Radar) mit einer Wellenlänge von 6 cm. Die aktive Antenne der Satelliten besteht aus 560 miteinander gekoppelten Einzelantennen.[8] Das Radar arbeitet unbeeinflusst vom Wetter bei Tag und Nacht. Die Solarpaneele der Satelliten sollen am Ende der Mission noch 5,9 kW leisten; die Batterien haben eine Speicherkapazität von insgesamt 324 Ah.
Die Kommunikation der Nutzlastdaten mit der Bodenstation geschieht über das X-Band oder eine optische Datenverbindung mittels Laser zu EDRS-Satelliten mit einer Datenrate von 520 Mbit/s. Die Steuerung (TT&C) geschieht über das S-Band mit 64 kbit/s Uplink sowie 128 kbit/s und 2 Mbit/s Downlink.
Das Radar kann in vier verschiedenen Beobachtungsmodi arbeiten (Auflösungen range × azimuth[9] im Single Look Complex (SLC)[10] -Produkt):
- Strip-Map-Mode: 80 km breite Streifen mit einer Auflösung von ca. 5 × 5 Metern
- Interferometric Wide-Swath-Mode: 250 km breite Streifen mit einer Auflösung von ca. 5 × 20 Metern
- Extrawide-Swath-Mode: 410 km breite Streifen mit einer Auflösung von ca. 20 × 40 Metern
- Wave-Mode: einzelne Bereiche von 20 × 20 km mit einer Auflösung von ca. 5 × 5 Metern
Die Radar-Ausstrahlung von Kriegsschiffen stört das Sentinel-System. Als Nebenprodukt können so durch die Störstrahlung die Schiffe lokalisiert werden.[11]
Im Betrieb ist vorgesehen, dass jeweils zwei Satelliten in 180° Abstand auf der Bahn in einer Konstellation unterwegs sind, und somit eine engmaschige Beobachtung ermöglichen. Die Bahn der Satelliten wird sehr präzise überwacht und eingehalten. Die Abweichung ist im Normalbetrieb weniger als 60 Meter von der geplanten Fluglinie. Wenn beide Satelliten im Orbit sind, kann jeder Punkt auf der Erde alle sechs Tage kartiert werden. Am schlechtesten ist die Abdeckung im Bereich des Äquators, die höheren Breitengrade werden täglich oder sogar mehrmals täglich erfasst. Die geplante Lebensdauer ist für mindestens 7 Jahre, die Menge an mitgeführten Treibstoffen und anderen Verbrauchsmaterialien ist für mindestens 12 Jahre ausgelegt.
Die ESA gewährt offenen und kostenlosen Zugriff auf die Daten der Sentinel-Satelliten. Hierbei wird nicht zwischen öffentlicher, kommerzieller und wissenschaftlicher Verwendung unterschieden, ebenso wenig zwischen europäischen und nicht-europäischen Nutzern.[12] Im Mai 2016 ging mit dem „Sentinel National Mirror Austria“ das erste von mehreren europaweiten Datenzentren in Betrieb.[13] Täglich laufen rund drei Terabyte an Daten von den Satelliten ein.[14]
Die Satelliten Sentinel-1C und Sentinel-1D der neuen Generation haben verbesserte Fähigkeiten, um den Schiffsverkehr auf dem Meer zu erkennen und zu überwachen. Die Satelliten verfügen zusätzlich über ein integriertes Automatic Identification System (AIS). Zu diesem Zweck gibt es vier zusätzliche Antennen, die die Signale der Schiffe erkennen und so wichtige Details wie die Identifikation des Schiffes, Position und Fahrtrichtung erhalten. Das Radar kann aber auch ohne dieses Signal Schiffe erkennen. Ein abgeschaltetes Signal kann ein Anzeichen für illegale Aktivitäten und Anlass für eine nähere Untersuchung durch die Behörden sein. Auf diese Weise kann die Sicherheit auf dem Meer verbessert werden.[15] Die neuen Modelle haben einen veränderten Adapterring, der Weltraumschrott vermindert.[16]
Ziele der Mission
Die Daten sollen für die Bereiche Umwelt, Klimatologie, Verkehr, Wirtschaft und Sicherheit genutzt werden. Aus ihnen werden dann zeitnah („near‑real time“ in etwa einer Stunde) Bilder und Karten für die Warnung vor Extremwetterereignissen, für die Schifffahrt und auch für Langzeitforschungen erstellt, vor allem für Europa, Kanada und die beiden Polarregionen. Aufbauend auf vorhergehenden Missionen (genannt wird der 2012 ausgefallene Envisat) wurden Anwendungen ergänzt, die eine Serie von Langzeitdaten benötigen. So werden die Langzeitauswirkungen des Klimawandels erforscht, etwa die Ausdehnung des arktischen Meereises, die Massenbilanzierung der kontinentalen Eisschilde und der Gletscher. Das Radar kann zudem zwischen dem dünneren, einjährigen Meereis und dem gefährlicheren, viel dickeren mehrjährigen Eis unterscheiden, um die ganzjährige Navigation in den eisbedeckten Zonen der Arktis und Sub-Arktis für die Schifffahrt sicherer zu machen. Umweltdaten können für die Ermittlung von Ölverschmutzungen und anderen Umweltverschmutzungen eingesetzt werden.
Missionsverlauf
Sentinel-1A
Sentinel-1A wurde am 3. April 2014 um 21:02 Uhr UTC gestartet. Der Satellit wurde 23 Minuten und 24 Sekunden nach dem Abheben von der Oberstufe der Sojus-Rakete abgetrennt.[19] Noch bevor der Satellit vollständig in Betrieb genommen werden konnte, musste er ein Bahnmanöver ausführen, um eine Kollision mit dem NASA-Satelliten ACRIMSat zu vermeiden.[20] Sentinel-1A erreichte seine endgültige Umlaufbahn am 7. August 2014 und wurde am 23. September in Betrieb genommen.[21] Die Mission war auf mindestens sieben Jahre ausgelegt und hat die geplante Lebensdauer bereits überschritten.[22]
Am 23. August 2016 um 17:07 Uhr GMT wurde ein plötzlicher Leistungseinbruch der Solarzellen und eine leichte Änderung der Ausrichtung des Satelliten beobachtet. Die Bodenkontrolle im ESOC aktivierte die Bordkameras, die seit dem Entfalten der Solarzellenausleger nicht mehr in Betrieb waren. Diese zeigten leichte Beschädigungen der Solarzellen in einem Bereich von 40 cm Durchmesser. Offensichtlich war der Satellit von einem Teil getroffen worden, das mehrere Millimeter Größe hatte. Ob es sich um Weltraummüll oder einen kleinen Meteoroid handelte, ließ sich nicht mehr feststellen. Der Leistungseinbruch der Solarzellen ist relativ klein und bewirkt keine Einschränkungen im Betrieb von Sentinel-1A.[23]
2025 wurde als Ersatz Sentinel-1D der nächsten Generation gestartet.[15] Am 29. Juni 2026 endete der nominale Betrieb von Sentinel-1A.[24] Daraufhin wird die Umlaufbahn des Satelliten so weit abgesenkt, dass er innerhalb von wenigen Jahren in der Erdatmosphäre verglüht.
Sentinel-1B
Der Start des identischen Satelliten Sentinel-1B erfolgte nach mehrfachen Verschiebungen am 25. April 2016 mit einer Sojus-Rakete.[2]
Am 23. Dezember 2021 trat ein Problem bei der Stromversorgung des SAR von Sentinel-1B auf, sodass keine Radardaten mehr übertragen werden konnten. Der Satellit konnte kommunizieren und auf Befehle reagieren, jedoch fehlte die Stromversorgung für den Betrieb des Radars. Die ESA versuchte, den Satelliten wieder in Betrieb zu nehmen. Die Bemühungen blieben aber erfolglos, und so gab ESA im August 2022 das Missionsende bekannt.[16][25][26]
Der Wiedereintritt der Satelliten wurde im September 2022 in mehreren Phasen eingeleitet. Zunächst wurde die Umlaufbahn um mehrere Kilometer abgesenkt, um den Platz für den Nachfolger Sentinel-1C freizugeben. Dann wurden verschiedene Manöver getestet, die die Bahnhöhe weiter verringern können. Schließlich wurde der Satellit in einen Orbit gebracht, aus dem er durch den Luftwiderstand abgebremst wird und in der Atmosphäre verglühen wird. Anschließend wurden die Tanks geleert, die Batterien entladen und der Satellit passiviert. Am 12. September 2024 wurden alle Systeme abgeschaltet und gegen versehentliches Wiedereinschalten gesichert. Seither ist der Satellit ein ballistisches Objekt, das spätestens in 25 Jahren verglühen wird.[27]
Sentinel-1C
Sentinel-1C ersetzte den ausgefallenen Satelliten Sentinel-1B. Der Satellit startete am 5. Dezember 2024 mit einer Vega-C in Kourou. Es war der erste Start einer Vega-C nach einem gescheiterten Start am 21. Dezember 2022.[15]
Sentinel-1D
Sentinel-1D wurde am 4. November 2025 gestartet.[28] Seit dem 17. April 2026 sind die Daten frei Verfügbar und der Satellit ersetzt somit Sentinel-1A.
Sentinel-1 Next Generation
Um die Mission bis in die 2040er Jahre fortführen zu können, wird bereits an der nächsten Generation von Sentinel-1-Satelliten gearbeitet. Das Design baut größtenteils auf dem bisherigen auf, doch die Satelliten sollen eine etwas größere Antenne von 13,6 × 0,94 Metern erhalten.[29] Diese Antennen sind fähig, vier Polarisierungskombinationen und mehrere Phasenzentren in Azimutrichtung zu unterscheiden – die sogenannte MAPS- (Multiple Aperture Processing Scheme) Technik, wodurch die Auflösung im „Interferometric Wide-Swath Modus“ von 5 × 20 Metern auf 5 × 5 Meter verbessert wird[30]. Des Weiteren wird die Beobachtungsbreite auf 400 km verbessert und die Abdeckung an den Polen verbessert.
Am 10. Juni 2026 wurden auf der Internationalen Luftfahrtausstellung in Berlin Verträge zwischen der ESA und den Satellitenherstellern unterzeichnet. Wie schon in der ersten Generation kommt der Satellitenbus von Thales Alenia Space, während das Instrument von Airbus gebaut wird.[31] Der Vertrag stellt die erste Phase des Projekts dar, hat einen Wert von 700 Millionen Euro und umfasst zwei Satelliten. Der erste Start ist für 2034 geplant.
Weblinks
- ESA: Sentinel-1 (Datenblatt, 2 Seiten als PDF, englisch)
- ESA: Sentinel-1. ESA’s Radar Observatory Mission for GMES Operational Services (PDF, 96 Seiten, 10 MB, englisch)
- Airbus Defence and Space: Die Sentinel-Satelliten ( vom 5. Oktober 2016 im Internet Archive)
- Sentiwiki
- Sentinel Online