SAR-Lupe
Bonn/Berlin, 20.12.2004.
Nach den Einsatzerfahrungen auf dem Balkan und in Afghanistan hat die zeitnahe Schaffung eines schnellen, uneingeschränkten Zugriffes auf ein Gesamtsystem der satellitengestützten Aufklärung höchste Priorität. Mit dem System SAR (Synthetic Aperture Radar)-Lupe wird die Bundeswehr ab 2007 erstmals über die dringend benötigte Kernbefähigung zur weltweiten abbildenden Aufklärung verfügen.
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Gemäß der jüngst gebilligten Konzeption der Bundeswehr müssen bisher nicht vorhandene Teilfähigkeiten wie zum Beispiel die weltweite Aufklärung mit Priorität hergestellt werden. Dabei sollen Systeme der weltweiten Aufklärung sicherstellen, dass Aktivitäten und Objekte ohne geografische Beschränkungen aufgeklärt und identifiziert werden. Dieser konzeptionellen Zielsetzung wird das Projekt in vollem Umfang gerecht.
SAR-Lupe ist ein leistungsfähiges Satellitensystem zur Aufnahme von Radarbildern. Es wurde auf hohe Auflösung und geringe Systemantwortzeit optimiert. Mit der Realisierung dieses Systems leistet Deutschland einen Beitrag zur Schließung der national und in Europa bestehenden Lücke zur weltweiten abbildenden Aufklärung. Im folgenden Artikel sollen der Verwendungszweck, der Aufbau und die Funktionsweise des Systems SAR-Lupe, die technische Leistungsfähigkeit, der grundsätzliche Bearbeitungsablauf eines SAR-Lupe Aufklärungsauftrages und die Einführungsphase des Projektes grob skizziert werden.
Verwendungszweck
SAR-Lupe ist ein System der Bundeswehr, dient der weltweiten Aufklärung und ermöglicht den schnellen, uneingeschränkten und kontinuierlichen nationalen Zugriff auf Produkte der satellitengestützten Aufklärung. So kann SAR-Lupe innerhalb von wenigen Stunden auch über Einsatzgebiete umfassende Informationen gewinnen, die für andere Aufklärungsmittel nicht frei zugänglich sind. Für die satellitengestützte Aufklärung gibt es keine völkerrechtlichen Einschränkungen. In dieser Hinsicht kann der Weltraum von SAR-Lupe frei genutzt werden. Außerdem wirkt die satellitengestützte Aufklärung unauffällig und nicht eskalierend. Dank dieser Eigenschaften dient das System SAR-Lupe hervorragend
- der politischen und militärischen Führung zur Krisenfrüherkennung, zur Krisenvorsorge und zu einem wirksamen Krisenmanagement
- der obersten militärischen Führung zur Planung und Vorbereitung militärischer Einsätze und
- der Bundeswehr sowie den Einsatzkräften zum zeitgerechten Gewinnen aktueller Informationen.
Aufbau und Funktionsweise
Das System SAR-Lupe besteht aus dem Raum- und dem Bodensegment. Beim Raumsegment handelt es sich um fünf baugleiche zirka 770 Kilogramm schwere, annähernd vier mal drei mal zwei Meter große Satelliten, die auf drei polnahen Bahnebenen in einer Höhe von zirka 500 Kilometer um die Erde kreisen. Dabei erreichen sie eine Geschwindigkeit von etwa 7 km/s. Jeder Satellit trägt eine eigenständige SAR-Sensorik, die weitgehend automatisiert Radar-Rohdaten generiert. Die Aufgaben der Satelliten bestehen im Wesentlichen in
- der Bildaufnahme (inklusive der dafür erforderlichen Bahnerhaltung und Ausrichtung der fixen Antenne) sowie
- der Radar-Daten-Übertragung zur Empfangseinrichtung am Boden.
Das Bodensegment besteht aus dem Nutzer- und dem Satellitenbodensegment. Das Nutzerbodensegment (NBS) wird durch die Bundeswehr und das Satellitenbodensegment (SBS) durch die Industrie betrieben. Das gesamte Bodensegment befindet sich am Standort Gelsdorf disloziert. Das NBS nimmt folgende Aufgaben wahr:
- Auftragssteuerung und Freigabe des Missionsplanes
- Arbeitsvorbereitung
- Erzeugung von nutzerspezifischen Produkten durch Auswertung und Aufbereitung der Bilder und
- Verwaltung und Archivierung der Bilddaten und fertigen Produkte.
Das Kommando Strategische Aufklärung (KdoStratAufkl) betreibt das NBS. Hierfür wird die Abteilung für „satellitengestützte Aufklärung“ (Abt SGA) eingerichtet. Sie soll 31 Offiziere, 39 Unteroffiziere und 23 zivile Mitarbeiter umfassen. Der personelle Aufwuchs wird bis Ende 2005 abgeschlossen sein.
Das Satellitenbodensegment (SBS) ist die Schnittstelle zwischen Nutzerboden- und Raumsegment. Im SBS werden folgende Aufgaben wahrgenommen:
- Technische Koordinierung unterschiedlicher Bildanforderungen im Rahmen der Missionsplanung
- Betriebssteuerung der Satelliten
- Empfang der Bildrohdaten und Bilderzeugung aus den Rohdaten.
Die Industrie ist für die Satellitenkontrolle und die Auftragsübermittlung an die Satelliten verantwortlich und stellt die Betriebsbereitschaft des Satellitenbodensegmentes während der zehnjährigen Nutzungsdauer sicher.
Technische Leistungsfähigkeit
Als Radarsatellitensystem kann SAR-Lupe wetter- sowie tageszeitunabhängig eingesetzt werden und liefert Bilder mit einer geometrischen Auflösung unter 1 Meter. Die Aufnahmen können im „Spot-Mode“ oder im „Streifen-Mode“ erstellt werden. Während SAR-Lupe im Spot-Mode kleinere quadratische Fläche (ca. 5,5 mal 5,5 km) mit höchster Auflösung aufnimmt, werden im Streifen-Modus größere Geländestreifen (ca. 8 mal 60 km ) geringerer Auflösung abgebildet. SAR-Lupe deckt praktisch alle Gebiete der Erde ab. Dabei vergehen zwischen der Auftragserteilung an das SBS und dem Vorlegen des fertigen SAR-Bildes durchschnittlich weniger als 11 Stunden. Über die Nutzungsdauer von 10 Jahren garantiert der Hauptauftragnehmer eine Verfügbarkeit von mindestens 95%.
Bearbeitungsablauf von SAR-Lupe-Aufklärungsaufträgen
Anforderungsberechtigte Dienststellen — zum Beispiel das Einsatzführungskommando der Bundeswehr (EinsFüKdo Bw), die Führungskommandos der Teilstreitkräfte (TSK FüKdo), das Zentrum für Verifikationsaufgaben der Bundeswehr (ZVBw) und das Amt für Geowesen der Bundeswehr (AGeoBw) — melden ihren Aufklärungsbedarf an das Zentrum für Nachrichtenwesen Bundeswehr (ZNBw). Das ZNBw legt die Bearbeitung der Anfrage fest. Dazu bestimmt das ZNBw, wer welche Informationen bis wann beisteuern soll. Dabei wird berücksichtigt, welche Informationen bereits vorliegen und welcher Sensor am besten geeignet ist, die benötigte Information in dem jeweiligen Zeitraum zu gewinnen. Falls SAR-Lupe eingesetzt werden soll, beauftragt das ZNBw damit die Abteilung SGA des KdoStratAufkl. KdoStratAufkl verfügt über eine Kundenschnittstelle, durch die der Bearbeitungsstand und die Ergebnisse der Aufklärungsaufträge über eine geschützte Verbindung abgefragt werden können. Für internationale Partner ist diese Kundenschnittstelle ebenfalls nutzbar. Die benötigten Informationen lädt sich der Nutzer nach einer entsprechenden Benachrichtigung wie aus einem Postfach über diese Kundenschnittstelle herunter.
Abarbeitung der Aufklärungsforderungen
Die Satellitenkontrolle im Bodensegment sendet einem im Empfangsbereich befindlichen Satelliten den Aufklärungsauftrag (unter anderem mit dem aufzunehmenden Raum und dem dazugehörigen Aufnahmemodus). Wenn der Satellit sich über diesem Gebiet befindet, wird ein Bild aufgenommen und gespeichert. Zur Verkürzung der Systemantwortzeit kann jeder Satellit den Aufklärungsauftrag auch an einen günstiger positionierten Satelliten übertragen (Intersatellite Link). Beim nächsten Überflug über die Bodenstation werden die im Satelliten gespeicherten Rohdaten übertragen (Datendownload). Die Aufbereitung der Rohdaten und die anschließende Bildauswertung erfolgen ausschließlich im Bodensegment.
Einführungsphase des Projektes SAR-Lupe
Nach einer Durchführbarkeitsstudie über Kleinsatelliten, der Billigung der Abschließenden Forderung des Bedarfsträgers im Juli 2000 und der Realisierungsgenehmigung Ende Oktober 2001 begann die Einführungsphase.
Am 17. Dezember 2001 wurde mit dem ausgewählten Hauptauftragnehmer „Orbitale Hochtechnologie Bremen-System AG“ (OHB-System AG) der Vertrag über die nationale SAR-Lupe geschlossen. Die OHB-System AG führt ein Industrieteam aus namhaften nationalen und internationalen Partnern. So bearbeiten zum Beispiel Alcatel, EADS, SAAB Ericsson und Thales Teilprojekte von SAR-Lupe. SAR-Lupe ist ein Pilotprojekt des Customer Product Management (CPM). Die Prinzipien des CPM wurden an diesem Produkt konsequent umgesetzt. Durch die Formulierung von Kernforderungen erhielt die Industrie Freiraum, der im Sinne von effizienten, wirtschaftlichen Lösungen genutzt werden konnte. Außerdem setzt sich SAR-Lupe weitestgehend aus marktverfügbaren oder auf Grundlage vorhandener Bauteile risikoarm weiterentwickelten Komponenten zusammen. Dabei wurde bei der Entwicklung von SAR-Lupe auf vielen Baugruppen aufgebaut, die in herkömmlichen Missionen zur Erdbeobachtung, zum Beispiel für die Europäische Raumfahrtbehörde ESA, entwickelt wurden.
Die Bundeswehr stellte der Industrie im April 2004 die Infrastruktur in Gelsdorf zur Einrüstung des Bodensegmentes bereit. Der Vollausbau des Bodensegmentes wird voraussichtlich Mitte 2005 abgeschlossen sein. Ende 2005 wird der erste Satellit mit einer russischen Trägerakete von Plesetsk oder Baikonur in den Weltraum geschossen. Alle sechs Monate wird ein weiterer Satellit gestartet, so dass sich der fünfte Satellit Ende 2007 im All befinden wird. Der operationelle Teilbetrieb beginnt im Herbst 2006. Die geforderten Funktionalitäten sind dann bereits grundsätzlich vorhanden und nutzbar. Die ambitionierten Forderungen an die Systemantwortzeit oder das Informationsalter werden jedoch erst mit Aufnahme des operationellen Vollbetriebs ab Herbst 2007 erreicht.
Ausblick
Durch die Korrelation mit hochgenauen dreidimensionalen Oberflächenmodellen kann die Sensorauflösung von SAR-Lupe in vollem Umfang in georeferenzierte Radarbilder umgesetzt werden. Das hierfür erforderliche Modell der Erdoberfläche wird in den nächsten Jahren durch den Geoinformationsdienst der Bundeswehr beschafft. Es steht dann selbstverständlich nicht nur SAR-Lupe, sondern im Rahmen der Geoinformationsversorgung der Bundeswehr auch für eine Vielzahl weiterer Anwendungen zur Verfügung. Trotz vieler Vorteile (z.B. Unabhängigkeit von Wetter und Tageszeit) weisen Radarsatelliten auch physikalisch bedingte Nachteile auf. Zum Ausgleich der systembedingten Nachteile müssen deshalb ergänzend komplementäre optische Fähigkeiten geschaffen werden. Die Unterschiede zwischen einem SAR-Bild und der Aufnahme eines optischen Sensors werden in den beiden nebenstehenden Bildern veranschaulicht.
Als Ergänzung zu SAR-Aufnahmen ist für die Bundeswehr ein schneller, unabhängiger nationaler Zugriff auf Ergebnisse optischer Sensoren im Sinne eines garantierten Zuganges unverzichtbar.
Mehrere europäische Staaten beschaffen derzeitig Satelliten mit optischer Sensorik (zum Beispiel Frankreich das optische System Helios II). Diese Staaten sind wegen der dargestellten komplementären Wirkung von SAR- und optischen Aufnahmen ebenso interessiert an deutschen SAR-Bildern wie Deutschland an den Ergebnissen satellitengestützter optischer Sensoren. Deutschland verspricht sich vom satellitengestützten Verbund mit dem französischen System Helios II erhebliche Synergieeffekte. Dazu wurde am 30. Juli 2002 in Schwerin der Vertrag zur Errichtung des Verbundes aus dem französischen Helios II und der deutschen SAR-Lupe unterzeichnet. Bei der Realisierung dieses Aufklärungsverbundes wird es keine Eingriffe in die nationalen Rüstungsprojekte geben. Vielmehr sollen die nationalen Bodensegmente lediglich erweitert werden. Damit wird es für Deutschland möglich sein, eine vertraglich festgelegte Anzahl von Heliosbildern direkt zu empfangen. Die Arbeiten hierzu beginnen voraussichtlich im zweiten Halbjahr 2005. Die volle Betriebsbereitschaft soll Anfang 2008 hergestellt sein.
In den nächsten Jahren wird es darum gehen, SAR-Lupe und Helios II zu einem leistungsfähigen Verbund zusammenzuführen und diese bilaterale deutsch-französische Kooperation dann als Nukleus einer breiten europäischen Zusammenarbeit fortzuentwickeln.
Zukunftsweisendes Projekt
SAR-Lupe ist ein Pilotprojekt des CPM. Die Vorgehensweise des CPM hat sich bei der Analyse- und Einführungsphase bisher voll bewährt. SAR-Lupe ist ein leistungsfähiges Radarsatellitensystem hoher Auflösung, das Herbst 2006 den operationellen Teil – und ab Herbst 2007 den operationellen Vollbetrieb aufnehmen wird. Zusammen mit dem französischen optischen Satelliten Helios II bildet SAR-Lupe den Kern eines europäischen Satellitenaufklärungsverbundes. SAR-Lupe verbessert national die militärische und politische Beurteilungs- und Entscheidungsfähigkeit hinsichtlich der Krisen- und Einsatzgebiete in aller Welt und orientiert sich damit vollständig an den heutigen Einsatzerfordernissen. Das System schließt eine Fähigkeitslücke im Bereich der abbildenden weltweiten Aufklärung, leistet einen wesentlichen Beitrag zur europäischen Zusammenarbeit im Bereich der satellitengestützten Aufklärung und kann deshalb mit Fug und Recht als zukunftsweisendes Projekt bezeichnet werden, das die einsatzorientierte Bundeswehr einen großen Schritt voranbringt.
