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StartseiteForschung aktuellFolge 6: Brandmelder im Orbit17.02.2014

Sendereihe "Mission Erde"Folge 6: Brandmelder im Orbit

Ein halbes Dutzend Satelliten kümmert sich um die Feuererkennung auf der Erde. Sie lokalisieren Hitzequellen sehr präzise und helfen der Feuerwehr vor Ort, ihren Einsatz zu planen. Angefangen hat alles in den 70er-Jahren - mit einem Umweltsatelliten, der ursprünglich die Lufttemperatur über dem Meer bestimmen sollte.

Von Karl Urban

Illustration des DLR-Satelliten-Tandems FIREBIRD.  (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt)
Darstellung des Satelliten-Tandems Firebird - bestehend aus TET-1 und Biros. (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt)

Ein Buschbrand. Tonnen an Biomasse verwandeln sich innerhalb von Minuten in Asche, Rauch und Wärme. Wärme, die zum Himmel aufsteigt, in Form von heißer Luft und Infrarotstrahlung. Strahlung, die die Erde verlässt und von Satelliten erfasst werden kann. Feuererkennung aus der Umlaufbahn: heute ist ein halbes Dutzend Satelliten dafür im Einsatz. Angefangen hat alles in den 1970er-Jahren, mit einem Sensor an Bord eines US-Umweltsatelliten, der die Lufttemperatur über dem Meer bestimmen sollte. Mehr war gar nicht geplant.

"Nichts. Da ist gar nichts geplant."

Hartmut Grassl, ein Urgestein der Raumfahrtszene, ist Physiker und Meteorologe. Er entwickelte damals eine ganz ähnliche Wärmebildkamera in Deutschland. Und ihn überrascht es gar nicht, dass schon bald eben dieses Instrument...

"Advanced High Resolution Radiometer"

...auch testweise für die Suche nach Bränden eingesetzt wurde.

"Dieser Sensor hat einen spektralen Kanal bei 3,9 Mikrometer Wellenlänge. Das ist beim Beginn der Wärmestrahlung. Wenn Sie aber einen sehr heißen Körper haben, dann explodiert praktisch die Intensität bei dieser Wellenlänge."

Wobei "Feuermelder im Orbit" damals, anno 1978, noch zu viel gesagt war.

"Dieser erste frühe Wärmesensor war gar nicht dafür entwickelt worden, Feuer zu erkennen. Mehrere Wissenschaftler stellten dann aber fest: Die Bilder schienen gut genug zu sein, um lodernde Flammen und die kühlere Erdoberfläche auseinanderzuhalten."

Ein Pixel eines MODIS-Wärmebildes misst etwa einen Kilometer

Wilfried Schroeder von der University of Maryland beschäftigt sich erst seit 15 Jahren mit Feuererkennung aus dem All. Für ihn begann die Ära dieser Weltraumfeuerwehr mit MODIS: einem verbesserten Strahlungssensor, der an Bord von zwei NASA-Satelliten ins All geschossen wurde.

"Im Jahr 1999 startete MODIS. Und das war erstmalig ein Sensor, der unter anderem auf die Feuererkennung spezialisiert war."

Seitdem nimmt die Suche nach Bränden aus dem Orbit verstärkt Fahrt auf. Dabei haperte es aber zuerst noch an der Auflösung - ein Pixel eines MODIS-Wärmebildes misst etwa einen Kilometer. Das reicht kaum, um einen kleinen Brandherd aufzuspüren, bevor er sich zur alles verzehrenden Feuerwalze ausweitet. Ein neuer US-Umweltsatellit und mehrere deutsche Missionen legen das Netz nun engmaschiger. Ihre Pixel messen gerade noch 350 Mal 350 Meter. Die Auflösung ist sogar hoch genug, dass sie noch viel kleinere Feuer nachweisen können: etwa ein Lagerfeuer, das Ingenieure nahe des bayrischen Ammersees entfachten.

"Damals mit dem BIRD hatten wir ja das kleinste - zwei mal zwei Meter. Das ist ein Lagerfeuer von Kollegen gewesen, die es uns nicht glauben wollten, dass wir sie sehen."

Die Mission BIRD des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt war eine der ersten präzisen Feuerfahnder im All. Seit kurzem hat sie einen Nachfolger: Firebird. Eckehard Lorenz leitet Firebird, die Mission zweier waschmaschinengroßer Satelliten, von denen der erste 2012 ins All startete. Sein Kollege Thomas Terzibaschian sieht die wichtigste Anwendung für Firebird aber nicht in Deutschland - denn hier werden die Wälder schon am Boden ausreichend gut überwacht. Den größten Nutzen hätten Flächenstaaten, die über unüberschaubare Waldgebiete und Buschlandschaften verfügen.

"Mit Australien hatten wir sehr intensive Diskussionen. Ein Punkt, den ich dabei gelernt habe: Sie setzen erstaunlicherweise Hubschrauber ein, um ihre Feuer zu überwachen. Etwa alle zwölf Stunden haben sie den gleichen Ort wieder heimgesucht mit ihren Hubschraubern. Die Hubschrauber haben einen unglaublichen Treibstoffverbrauch und das Verblüffende war, wenn man alleine die Betriebskosten dieser Hubschrauberflotte betrachtet, die nur einen kleinen Teil von Australien überwacht, dann würde sich ein Satellitensystem sogar relativ schnell amortisieren."

Große Wald- und Buschbrände lassen sich kaum verhindern

Das gilt auch für den Großbrand, der im August 2013 im kalifornischen Nationalpark Yosemite wütete: Alle damals verfügbaren Satellitenkameras halfen dabei, den gefährlichen Aufklärungseinsatz von Flugzeugen im Brandgebiet zu verringern. Um diese Daten weltweit zugänglich zu machen, arbeitet Wilfried Schroeder für die NASA daran, die Entwicklung eines Waldbrandes ähnlich gut vorhersagen zu können wie das Wetter: wohin sich die Flammen ausbreiten werden und wie schnell.

"Unser Sensor im Orbit sagt uns sehr gut, wo das Feuer gerade wütet und wohin es gewandert ist. Diese Informationen werden wir als nächstes in unser computerbasiertes Feuermodell stecken, das schon heute gut genug ist, um die Entwicklung der Feuerwalze vorherzusagen."

Zwar lassen sich große Wald- und Buschbrände kaum verhindern. Satellitendaten und Feuervorhersagen können aber helfen, die Kräfte der Feuerwehr an den richtigen Stellen zu bündeln, um zumindest Menschenleben und Gebäude besser schützen zu können.

 

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