Weltraum

Satelliten und deren Anbauten werden zunehmend kleiner: Der Blick in den Weltraum muss daher besser werden, um mehr Details erkennen zu können. Ein neues, hochauflösendes, polarimetrisches Abbildungsradar für das Weltraumbeobachtungsradar TIRA soll dies ermöglichen.  

Aus welchem Grund funktioniert der Satellit nicht mehr – wurde er von Weltraumschrott getroffen? Solche Fragen lassen sich mit dem TIRA-Abbildungsradar des Fraunhofer FHR beantworten: Via Zielverfolgungsradar werden die Flugbahnen der Satelliten verfolgt, das Abbildungsradar erhebt zusätzliche Daten, aus denen Radarbilder berechnet werden. So konnte das Fraunhofer FHR beispielsweise in der Vergangenheit erkennen, dass das folienartige Solarpanel des japanischen Forschungssatelliten ADEOS-1 abgerissen war und sich um den Haltemast gewickelt hatte. Doch entwickelt sich die Technologie weiter – Satelliten und deren Anbauen werden immer kleiner. Das TIRA-Abbildungsradar stößt daher zunehmend an seine Grenzen, was die Auflösung anbelangt.

Hochauflösendes Weltraumabbildungsradar

Das Projekt TIRA-HD soll diese Lücke schließen. Das Ziel: Die Entwicklung eines hochauflösenden Abbildungsradars, das zusätzlich die Polarisation von Radarwellen nutzt. Dabei sendet die Antenne unterschiedlich polarisierte Radarwellen aus, die am Weltraumobjekt reflektiert und wieder empfangen werden. Auf diese Weise lassen sich Strukturen wie komplexe Anbauten deutlich besser erkennen und analysieren. Denn während bestimmte Strukturen in der einen Polarisationsrichtung nur schwach zu sehen sind, treten sie in der anderen klar in Erscheinung. Zudem lassen sich unterschiedliche Objektteile, die im gleichen Bildpixel abgebildet werden, voneinander trennen, was bislang nicht möglich ist. TIRA erhält dadurch vollkommen neue Fähigkeiten.

Aufzeichnung extremer Datenmengen

Eine Herausforderung liegt in der großen Bandbreite, die für die hohe Auflösung nötig ist. Schließlich müssen die Daten in Echtzeit aufgezeichnet werden – und das für die verschiedenen Polarisationsrichtungen über einen Beobachtungszeitraum von etwa zehn Minuten. Dabei kommen pro Sekunde etliche Gigabyte zusammen. Auch gilt es, die Aufzeichnungseinheit in die sehr begrenzten, noch dazu beweglichen Räumlichkeiten von TIRA zu integrieren und sie vor Überhitzung zu schützen. Das Projektteam untersuchte verschiedene Kühlkonzepte via Simulation und testete diese in ersten Iterationen. Weiterhin untersuchte es schwingungsarme Integrationsmöglichkeiten, um die empfindliche Elektronik während der Bewegungen des Radars zu schützen.

Bei einer Radarzwischenfrequenz wurde die Aufzeichnungseinheit bereits erfolgreich getestet. Dazu bildete das Projektteam unter anderem ein Fahrzeug auf einer Drehplattform ab sowie das sich bewegende TIRA selbst. Die ersten Radarbilder sehen bereits sehr beeindruckend aus, insbesondere vor dem Hintergrund, dass es sich erst um einen Zwischenschritt hin zu dem endgültigen Radarsystem handelt.