In einem bedeutenden Schritt für die globale Erdbeobachtung wurde siebzehn Tage nach dem Start des NISAR-Satelliten aus dem Südosten Indiens erfolgreich eine entscheidende wissenschaftliche Hardware im Orbit entfaltet. Es handelt sich um einen riesigen Antennenreflektor mit einem beeindruckenden Durchmesser von 12 Metern, der Teil der NISAR-Mission (NASA-ISRO Synthetic Aperture Radar) ist, einem Gemeinschaftsprojekt der US-Raumfahrtbehörde NASA und der indischen Weltraumforschungsorganisation (ISRO).

Dieser trommelförmige Reflektor, der bisher sorgfältig wie ein Regenschirm verstaut war, hat sich erfolgreich in der erdnahen Umlaufbahn entfaltet, nachdem der 9 Meter lange Ausleger, an dem er montiert ist, ausgefahren und fixiert wurde. Der am 30. Juli vom indischen Satish Dhawan Space Centre an der Südostküste Indiens gestartete NISAR-Satellit stellt ein revolutionäres Werkzeug zur Überwachung einer Reihe von lebenswichtigen geophysikalischen und ökologischen Veränderungen auf unserem Planeten dar. Seine Hauptaufgabe umfasst die präzise Messung der Bewegung von Eisschilden und Gletschern, Landverformungen durch Erdbeben, vulkanische Aktivitäten und Erdrutsche sowie Veränderungen in Wald- und Feuchtgebietsökosystemen mit einer Genauigkeit von einem Bruchteil eines Zentimeters. Die gesammelten Daten werden für Entscheidungsträger in verschiedenen Sektoren von unschätzbarem Wert sein, von der Reaktion auf Naturkatastrophen und der Überwachung der Infrastruktur bis hin zur Landwirtschaft und dem Ressourcenmanagement.

Karen St. Germain, Direktorin der Abteilung für Geowissenschaften im NASA-Hauptquartier in Washington, betonte die Bedeutung dieser Leistung. "Die erfolgreiche Entfaltung des NISAR-Reflektors markiert einen bedeutenden Meilenstein in den Fähigkeiten des Satelliten. Von innovativer Technologie über Forschung und Modellierung bis hin zur Bereitstellung wissenschaftlicher Daten, die bei der Entscheidungsfindung helfen, werden die von NISAR gesammelten Daten einen großen Einfluss darauf haben, wie globale Gemeinschaften und Interessengruppen die Infrastruktur verbessern, sich auf Naturkatastrophen vorbereiten und sich davon erholen sowie die Ernährungssicherheit aufrechterhalten", erklärte St. Germain.

Ein technologisches Wunder im Orbit: Wie das NISAR-Radar funktioniert

Das NISAR-Missionsteam am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA führte in Zusammenarbeit mit Kollegen in Indien am 15. August 2025 die Entfaltung des Satelliten-Radarantennenreflektors durch. Dieser Reflektor mit einem Durchmesser von etwa 12 Metern ist entscheidend, um Mikrowellenimpulse von den beiden Radaren von NISAR auf die Erde zu lenken und die zurückkehrenden Signale zu empfangen. Die Mission trägt die fortschrittlichsten Radarsysteme, die jemals im Rahmen einer NASA-Mission gestartet wurden, und stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Erdbeobachtungstechnologie dar.

Erstmals kombiniert ein Satellit zwei Synthetic Aperture Radar (SAR)-Systeme: ein L-Band-System und ein S-Band-System. Das L-Band-System mit seinen längeren Wellenlängen kann Wolken und dichte Baumkronen durchdringen, was es ideal für die Überwachung von Vegetationsveränderungen, Waldbiomasse und Eisdicke macht. Das S-Band-System hingegen dringt ebenfalls durch Wolken, ist aber empfindlicher gegenüber leichter Vegetation und Feuchtigkeit im Schnee und liefert detailliertere Informationen über Oberflächenveränderungen und Bodenfeuchtigkeit. Der Reflektor spielt für beide Systeme eine Schlüsselrolle, weshalb seine erfolgreiche Entfaltung ein so bedeutender Meilenstein für die gesamte Mission ist.

Phil Barela, NISAR-Projektmanager am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien, der den amerikanischen Teil der Mission leitete und eines der beiden Radarsysteme auf NISAR bereitstellte, betonte die Komplexität und Bedeutung dieser Leistung. "Dies ist der größte Antennenreflektor, der jemals für eine NASA-Mission eingesetzt wurde, und natürlich haben wir gespannt darauf gewartet, dass die Entfaltung gut verläuft. Es ist ein kritischer Teil der Geowissenschaftsmission von NISAR und hat Jahre des Designs, der Entwicklung und des Testens erfordert, um für diesen großen Tag bereit zu sein", sagte Barela. "Jetzt, da wir gestartet sind, konzentrieren wir uns auf die Feinabstimmung, um bis zum späten Herbst dieses Jahres transformative wissenschaftliche Daten zu liefern."

Der "Blühprozess" der Antenne: Ein technisches Meisterwerk

Der Prozess der Entfaltung des Reflektors, als "Blühen" (bloom) bezeichnet, stellte ein außergewöhnliches technisches Meisterwerk dar. Der etwa 64 Kilogramm schwere Reflektor besteht aus einem zylindrischen Rahmen aus 123 Verbundstützstäben und einem vergoldeten Drahtgeflecht. Am 9. August begann sich der Satellitenausleger, der fest am Hauptkörper des Satelliten befestigt war, Gelenk für Gelenk zu entfalten, bis er etwa vier Tage später vollständig ausgefahren war. Die Reflektoreinheit war am Ende dieses Auslegers montiert.

Dann, am 15. August, wurden kleine Sprengbolzen aktiviert, die die Reflektoreinheit an ihrem Platz hielten, wodurch die Antenne den "Blühprozess" beginnen konnte – ihre Entfaltung durch Freisetzung der in ihrem flexiblen Rahmen gespeicherten Spannung, während sie wie ein Regenschirm verstaut war. Die anschließende Aktivierung von Motoren und Kabeln zog die Antenne dann in ihre endgültige, fixierte Position. Die NISAR-Teams am JPL überwachten zusammen mit Kollegen in den ISRO-Einrichtungen in Indien den gesamten Prozess. Der Reflektor entfaltete sich von seinen anfänglichen 0,6 Metern in der verstauten Konfiguration auf seine volle Größe von 12 Metern in nur 37 Minuten, ein Beweis für die Präzision und Zuverlässigkeit des Ingenieurdesigns.

Um die Erdoberfläche mit einer Pixelauflösung von etwa 10 Metern abzubilden, wurde der Reflektor mit einem Durchmesser entworfen, der ungefähr der Länge eines Schulbusses entspricht. Mithilfe der SAR-Verarbeitung simuliert der NISAR-Reflektor eine traditionelle Radarantenne, die für das L-Band-Instrument der Mission 19 Kilometer lang sein müsste, um die gleiche Auflösung zu erreichen. Diese Technik ermöglicht das Erreichen einer außergewöhnlich hohen Auflösung mit einer relativ kleinen physischen Antenne im Weltraum.

Synthetic Aperture Radar (SAR): Ein Fenster zu den Veränderungen der Erde

Paul Rosen, NISAR-Projektwissenschaftler am JPL, erklärte das Prinzip des Synthetic Aperture Radars. "Ein Synthetic Aperture Radar funktioniert im Prinzip wie eine Kameralinse, die Licht bündelt, um ein scharfes Bild zu erzeugen. Die Größe der Linse, die als Apertur bezeichnet wird, bestimmt die Schärfe des Bildes", sagte Rosen. "Ohne SAR könnten Weltraumradare Daten erzeugen, aber die Auflösung wäre zu grob, um nützlich zu sein. Mit SAR wird NISAR in der Lage sein, hochauflösende Bilder zu erzeugen. Durch die Verwendung spezieller interferometrischer Techniken, die Bilder im Laufe der Zeit vergleichen, ermöglicht NISAR Forschern und Datennutzern die Erstellung von 3D-'Filmen' der Veränderungen, die auf der Erdoberfläche stattfinden."

Diese Fähigkeit, subtile Veränderungen in drei Dimensionen zu verfolgen, ist entscheidend für das Verständnis komplexer geologischer Prozesse. Zum Beispiel wird NISAR in der Lage sein, Bodenverschiebungen im Millimeterbereich vor und nach Erdbeben zu erkennen, die Verformung von Vulkankuppeln zu überwachen, die auf bevorstehende Eruptionen hinweisen können, und Erdrutsche und Bodensenkungen zu kartieren, die durch Grundwasserentnahme oder das Auftauen von Permafrost verursacht werden. Solche Daten sind für die Risikobewertung und die Planung von Schutzmaßnahmen von unschätzbarem Wert.

Zusätzlich zu den geologischen Anwendungen wird NISAR beispiellose Einblicke in den globalen Wasser- und Kohlenstoffkreislauf liefern. Durch die Verfolgung von Veränderungen der Waldbiomasse wird der Satellit helfen, die Kohlenstoffspeicherung und die Auswirkungen der Entwaldung zu bewerten. Durch die Messung der Bodenfeuchtigkeit und der Veränderungen in Feuchtgebieten wird er zu einem besseren Verständnis der hydrologischen Prozesse und der Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserressourcen beitragen. Seine Fähigkeit, Wolken und Vegetation zu durchdringen, gewährleistet eine kontinuierliche Datenerfassung unabhängig von den Wetterbedingungen, was für die Überwachung dynamischer Prozesse von entscheidender Bedeutung ist.

Jahrzehntelange Entwicklung und internationale Zusammenarbeit

Der NISAR-Satellit stellt den Höhepunkt jahrzehntelanger Entwicklung von weltraumgestützten Radarsystemen am JPL dar. Ab den 1970er Jahren betrieb das JPL den ersten SAR-Satelliten zur Erdbeobachtung, Seasat, der 1978 gestartet wurde, sowie die Magellan-Mission, die in den 1990er Jahren SAR zur Kartierung der wolkenverhangenen Oberfläche der Venus einsetzte. Diese reiche Geschichte und Erfahrung in der Entwicklung von Radartechnologie im Weltraum legten den Grundstein für die ehrgeizige NISAR-Mission.

Die NISAR-Mission ist eine Partnerschaft zwischen der NASA und der ISRO, die Jahre der technischen und programmatischen Zusammenarbeit umfasst. Der erfolgreiche Start und die Entfaltung von NISAR bauen auf einem starken Erbe der Zusammenarbeit zwischen den Vereinigten Staaten und Indien im Weltraum auf. Die Daten, die von den beiden Radarsystemen von NISAR produziert werden, von denen eines von der NASA und das andere von der ISRO bereitgestellt wurde, werden ein Zeugnis dafür sein, was erreicht werden kann, wenn sich Länder um eine gemeinsame Vision von Innovation und Entdeckung vereinen. Diese Zusammenarbeit ist nicht nur technisch beeindruckend, sondern auch diplomatisch bedeutsam und zeigt, wie wissenschaftliche Forschung Grenzen überbrücken und die globale Zusammenarbeit zum Wohle der gesamten Menschheit fördern kann.

Das Space Applications Centre der ISRO stellte das S-Band-SAR der Mission zur Verfügung, während das U R Rao Satellite Centre die Satellitenplattform lieferte. Die Startdienste wurden über das Satish Dhawan Space Centre bereitgestellt. Nach dem Start werden wichtige Operationen, einschließlich der Entfaltung des Radarantennenauslegers und des Reflektors, über das globale System von Bodenstationen des Telemetry, Tracking and Command Network der ISRO durchgeführt und überwacht.

Das JPL, das von Caltech in Pasadena geleitet wird, führt die amerikanische Komponente des Projekts. Neben dem L-Band-SAR, dem Reflektor und dem Ausleger stellte das JPL auch ein Hochgeschwindigkeits-Kommunikationssubsystem für wissenschaftliche Daten, einen Festspeicher-Datenrekorder und ein Nutzlastdatensubsystem zur Verfügung. Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, verwaltet das Near Space Network, das die L-Band-Daten von NISAR empfängt. Diese Aufteilung der Verantwortlichkeiten und des Fachwissens zwischen den beiden führenden Raumfahrtagenturen gewährleistet die Robustheit und den Erfolg der Mission und verspricht eine Fülle neuer Daten, die uns helfen werden, unseren Planeten besser zu verstehen und zu schützen.

Es wird erwartet, dass die Daten von NISAR ein breites Anwendungsspektrum haben werden. Im Bereich der Katastrophen ermöglichen sie eine schnelle Schadensbewertung nach Erdbeben, Überschwemmungen und Vulkanausbrüchen und unterstützen humanitäre Bemühungen und die Wiederaufbauplanung. Für die Infrastruktur werden sie in der Lage sein, subtile Setzungen von Brücken, Dämmen und Pipelines zu erkennen, was eine vorbeugende Wartung und die Vermeidung von Katastrophen ermöglicht. In der Landwirtschaft werden Daten zur Bodenfeuchtigkeit und zur Gesundheit der Pflanzen den Landwirten helfen, die Bewässerung und Düngung zu optimieren, die Erträge zu steigern und die Ressourcenverschwendung zu reduzieren. Schließlich wird NISAR ein entscheidendes Instrument bei den globalen Bemühungen zur Überwachung und Eindämmung des Klimawandels sein und präzise Daten über Veränderungen bei Gletschern, dem Meeresspiegel und Ökosystemen liefern, die für die Modellierung zukünftiger Szenarien und die Entwicklung von Anpassungsstrategien von entscheidender Bedeutung sind.