27. Apr. 2018
Das europäische Satellitennavigationssystem Galileo wird in der Endausbaustufe 27 Satelliten umfassen.

Das europäische Satellitennavigationssystem Galileo wird in der Endausbaustufe 27 Satelliten umfassen.

Die Geowissenschaften haben Big Data entdeckt. Statt stichprobenartiger Informationen ermöglichen die modernen Instrumententräger, allen voran die Satelliten, die permanente Erhebung einer immer größeren Zahl von Parametern. So stark ist die Datenflut, die da heranrollt, dass Experten immer drängender die Entwicklung von smarten Filtern propagieren, mit denen die Informationsmenge kanalisiert werden kann. Auf dem Start-up-Wettbewerb von EU-Kommission und ESA, dessen diesjährige Runde jetzt am Darmstädter Satellitenkontrollzentrum ESOC angestoßen wurde, war die Bewältigung der Informationsfülle das beherrschende Thema.

Eine Datenflutwelle rollt auf die Erde zu, die ohne Beispiel ist. Europäische Kommission, die EU-Mitgliedsstaaten, die Weltraumorganisation ESA und die Wetterbeobachtungsorganisation Eumetsat bauen bis 2030 das umfassendste Erdbeobachtungssystem der Welt aus. Bis Ende der nächsten Dekade sind 13 Sentinel-Satelliten fest eingeplant, die das Rückgrat dieses Copernicus genannten Programms bilden. Die Finanzierung von vier weiteren Einheiten ist ebenfalls gesichert. Gerade hat der sechste Sentinel die Erdumlaufbahn erreicht. Sentinel-3b wird genau wie sein Zwilling 3a vor allem die Weltmeere beobachten und Daten wie Oberflächentemperatur, Höhe des Meeresspiegels und Eisbedeckung messen.

Die Erdbeobachtungssatelliten des Copernicus-Programms.

Die Erdbeobachtungssatelliten des Copernicus-Programms.

Bild: ESA
Globale Kohlenmonoxidbelastung der Atmosphäre im November 2017, gemessen von Tropomi an Bord von Sentinel-5P

Globale Kohlenmonoxidbelastung der Atmosphäre im November 2017, gemessen von Tropomi an Bord von Sentinel-5P

Bild: SRON/ESA
Mit Galileo-Satellitennavigation gesteuerter Traktor auf einem Feld in den Niederlanden.

Mit Galileo-Satellitennavigation gesteuerter Traktor auf einem Feld in den Niederlanden.

Bild: Jeroen Verschoore
Mit Satellitennavigationsdaten steuern Schiffe hochpräzise über die Weltmeere.

Mit Satellitennavigationsdaten steuern Schiffe hochpräzise über die Weltmeere.

Bild: GSA
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Die Erdbeobachtungssatelliten des Copernicus-Programms.

Bild: ESA

Globale Kohlenmonoxidbelastung der Atmosphäre im November 2017, gemessen von Tropomi an Bord von Sentinel-5P

Bild: SRON/ESA

Mit Galileo-Satellitennavigation gesteuerter Traktor auf einem Feld in den Niederlanden.

Bild: Jeroen Verschoore

Mit Satellitennavigationsdaten steuern Schiffe hochpräzise über die Weltmeere.

Bild: GSA

Datenfülle wird die größte Herausforderung sein

In den Datenzentren des Copernicus-Programm sollen die Datenströme aus dem Erdorbit mit Informationen von Bodenstationen und Flugkampagnen zu einem ungeheuer detaillierten Bild von unserem Planeten und seinen Veränderungen kombiniert werden. Nach ESA-Angaben ist es das größte Erdbeobachtungsvorhaben der Welt, wer auch immer aus Wissenschaft und Wirtschaft seine Datenspeicher anzapft, wird vor allem mit der schieren Datenfülle umgehen müssen. Das kristallisierte sich auch bei der Auftaktveranstaltung zu den diesjährigen ESA-Wettbewerben European Satellit Navigation Competition und Copernicus Masters am Darmstädter Satellitenkontrollzentrum ESOC heraus, mit denen die ESA junge Unternehmer ermutigen will, die Erdbeobachtungsdaten in wirtschaftlich lukrative Produkte und Dienste umzumünzen.

"Die Menge der Daten, mit denen jeder von uns täglich zu tun hat, wächst rasant", erklärte Paolo Ferri, Bereichsleiter Missionsbetrieb bei der ESA, auf der Auftaktveranstaltung. Allein die beiden Radar-Satelliten Sentinel 1A und 1B senden mittlerweile zwölf Terabyte Daten pro Tag zur Erde. Als der ersten Satellit 2014 seinen Regeldienst aufnahm, waren es nur zwei Terabyte. Uwe Marquard vom Datencenter-Betreiber T-Systems berichtete von privaten Satellitenvorhaben, die bereits mit 150 Terabyte pro Tag Datenübertragung kalkulieren. "Da kommen wir in ein Umfeld, das von der Bandbreite gar nicht mehr realisierbar ist", so der Manager.

Europäisches Navigationssystem mit 20 Zentimeter Genauigkeit

Copernicus stellt die Geodaten weitgehend kostenfrei zur Verfügung. "Das ist das Faszinierende an Europa, dass wir die Daten zur Verfügung stellen, weil wir in Europa Wertschöpfung wollen", betonte Mark Weinmeister, Staatssekretär für Europaangelegenheiten der hessischen Landesregierung. Seit März gilt das auch für die hochpräzisen Daten des europäischen Satellitenavigationssystems Galileo. Derzeit sind 22 seiner insgesamt 27 geplanten Satelliten im Orbit. 14 von ihnen sind verfügbar, zwei im Testbetrieb und vier werden gerade in Betrieb genommen. Bis 2019 sollen die restlichen folgen.

"Mit dem hochpräzisen Service kommen wir bei der Echtzeit-Navigation in den Dezimeterbereich", betonte Werner Enderle vom Navigation Support Office des ESOC. Statt einer Ungenauigkeit von ein bis zehn Metern wie bisher erlaube sich der hochpräzise Galileo-Service nur eine Abweichung von 20 Zentimeter. Die Europäer sind dabei die bislang einzigen, die diese Präzision kostenfrei zur Verfügung stellen. Das amerikanische GPS liefert sie nur im Rahmen von privatwirtschaftlichen Diensten, Russen und Chinesen halten sich bislang bedeckt.

Innovative Projekte nutzen vor allem Navigationsdaten

Unter den Start-ups, die sich in Darmstadt mit innovativen Ideen präsentierten, überwogen diejenigen, die die Satellitennavigationsdaten nutzen wollen, deutlich. Das mag damit zu tun haben, dass der entsprechende Wettbewerb bereits seit 2004 stattfindet, also noch vor dem Start des Galileo-Systems seinen Anfang hatte. Erst seit 2011 gibt es ein entsprechendes Förderprogramm, das sich auf die Nutzung der Copernicus-Daten konzentriert. So stellte der Sieger, die Anwendung PPP WizLite aus dem Umfeld der französischen Weltraumagentur CNES, die zentimetergenaue Navigation für Android-Handys vor. Der dritte Preis ging an das Stuttgarter Unternehmen Naise, das eine hochpräzise, dabei sehr flexible und skalierbare Navigation für Innenräume entwickelt und vor allem Logistikunternehmen als Kunden anpeilt.

Der zweite Preisträger, ein Team von jungen ESOC-Ingenieuren zeigte dagegen eine Kombination aus Navigations- und Erdbeobachtungsdaten. Unter dem Namen OptiMaT entwickeln sie einen Dienst für Reeder und Kapitäne, der ihnen die optimale Route zwischen zwei Häfen weisen soll. In die Navigation fließen Wetterinformationen und die Radardaten der Sentinel-1-Satelliten ein, die Aufschluss über Wellengang und Dünung geben.