„Himmelsaugen“ beobachten dich
OB ES dir nun bewußt ist oder nicht, du wirst beobachtet. Deswegen brauchst du dich jetzt nicht nach hinten umzudrehen. Der Beobachter befindet sich über dir — in 920 km Höhe. Er hat keine menschlichen, sondern elektronische Augen. Es handelt sich um einen Satelliten namens Landsat.
Eigentlich ist der Satellit nicht so sehr an dir, sondern vielmehr an dem Gebiet interessiert, in dem du wohnst. Bist du Landwirt? Landsat kann feststellen, welche Feldfrüchte du gepflanzt hast und wie es um ihr Wachstum bestellt ist. Diese Angaben können für Schätzungen deines voraussichtlichen Ernteertrages verwendet werden, die häufig bis zu 90 Prozent genau sind. Könnten in deinem Grundstück Öl oder Uranvorkommen sein? Landsat kann geringste geologische Hinweise wahrnehmen, um diese Frage beantworten zu helfen.
Von Pol zu Pol
Natürlich wirst du nicht ständig beobachtet. Jeder Landsat (gegenwärtig gibt es zwei) zieht etwa alle 18 Tage direkt über dich hinweg und nimmt von seiner polaren Umlaufbahn aus elektronische Bilder auf. Warum eine polare Umlaufbahn? Dafür gibt es einen triftigen Grund.
Nehmen wir an, du befändest dich in einem Satelliten und würdest auf einer äquatorialen Umlaufbahn reisen. Nach den ersten Umkreisungen würde es etwas langweilig werden, da du immer denselben Anblick hättest. Du würdest bei jedem Umlauf unter dir die Tropen sehen. Stell dir nun vor, du befändest dich statt dessen auf einer polaren Umlaufbahn. Während du von Norden nach Süden reisen würdest, würde sich die Erde unter dir langsam drehen. Keine Umlaufbahn gliche der anderen. Wenn du gerade Athen überflogen hättest, würdest du bei deiner nächsten Umlaufbahn London passieren. Im Laufe der Zeit würdest du jeden Ort der Erde aus der Vogelperspektive sehen — genau das, was Landsat für seine Aufgabe braucht.
Die polare Umlaufbahn hat noch einen anderen Vorteil. Der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen auf den Bildern von Landsat ist ziemlich gleichbleibend, abgesehen von allmählichen, jahreszeitlich bedingten Änderungen. Diese Beständigkeit ist wertvoll für die Erstellung von Landkarten.
Erste Erfolge
Bald nach dem Start von Landsat bemerkten Wissenschaftler, daß er sehr viel Erfolg beim Aufspüren von Mineralien und beim Identifizieren von Feldfrüchten hat. Schon in der ersten Woche entdeckte Landsat I über 30 zuvor unbekannte geologische Gegebenheiten in einem Teil Kaliforniens. Im Jahre 1977 schätzte man, daß Landsat neue Ölvorkommen im Wert von einer Milliarde Dollar entdeckt hatte.
Inzwischen war ein Experimentalprogramm begonnen worden, um zu sehen, ob die Landsat-Informationen für die Identifizierung von Feldfrüchten und die Voraussage von Ernteerträgen verwendet werden könnten. In einer besonderen Studie, die sich auf Weizen beschränkte, wurden die Ernteerträge weit im voraus vorhergesagt, und bei mehr als neun Zehnteln der Vorhersagen betrug die Genauigkeit etwa 90 Prozent. Bald entstanden Privatfirmen, die Landsat-Daten verwerteten, um an Privatkunden Erntevoraussagen zu vermitteln.
Solche Erntevoraussagen sind vor allem für unterentwickelte Länder wichtig, da sie ihnen gestatten, mögliche Hungerkatastrophen vorherzusehen und rechtzeitig Hilfe zu verlangen. Ironischerweise wird aber ein Großteil der wertvollen Information von Landsat nicht von diesen Ländern verwendet. Warum nicht?
Technik und Politik
Entwicklungsländer verfügen einfach nicht über die nötigen Computer, das geschulte Fachpersonal und das Geld, um die Landsat-Daten in zuverlässige Erntevoraussagen umzuformen. Deshalb experimentiert man mit Verfahren, die es solchen Ländern gestatten, dieselben Ergebnisse mit vermehrtem Personaleinsatz statt mit Computer zu erreichen. Solche Verfahren mögen zwar für die Schätzung von Ernteerträgen gut sein, aber für das Auffinden von Mineralien ist die Computeranalyse unerläßlich. Dadurch entstehen Probleme.
Entwicklungsländer haben nicht die Technik und das Computerpersonal, um die Landsat-Bilder von ihren Ländern optimal auszuwerten. Aber andere können das — die großen Öl- und Bergbaugesellschaften. „Viele dieser Firmen unterhalten gut ausgerüstete Labors, in denen Landsat-Bilder von Landflächen unterentwickelter Länder routinemäßig untersucht werden“, hieß es in der angesehenen Fachschrift Technology Review. „Diese Firmen können dann Pachtverträge aushandeln, während sie über die Bodenschätze der Entwicklungsländer mehr wissen als diese Länder selbst.“ Was ist die Folge? „Das durch diese unglückliche Situation hervorgerufene Mißtrauen hat einige Entwicklungsländer veranlaßt, zum Beispiel die Industrie zu verstaatlichen.“
Die Politik bringt auch die Frage des Auflösungsvermögens von Landsat ins Spiel, d. h., wie viele Details man den Bildern entnehmen kann. Gegenwärtig entsprechen die „Körner“ auf dem elektronischen „Film“ von Landsat einer Fläche von etwa 4 000 Quadratmetern. Es ist möglich, das Auflösungsvermögen erheblich zu verbessern. Die nächste Landsat-Generation wird „Körner“ von weniger als 30 × 30 Metern haben. Frankreich plant den Start eines Satelliten mit einem Auflösungsvermögen von 10 × 10 Metern.
Aber was geschieht, wenn solche Bilder mit hohem Auflösungsvermögen nicht Landwirten und Ölsuchern zugute kommen, sondern Spionen eines feindlichen Landes? „Die Frage, welches Auflösungsvermögen für zivile Beobachtungssatelliten zulässig sein sollte, ist in den Vereinten Nationen heftig diskutiert worden“, heißt es in Technology Review. Einige Länder haben Landsat-Bilder dazu verwendet, „die Naturschätze ihrer Nachbarn zu überwachen, statt sich um ihre eigenen Naturschätze zu kümmern“.
Technik und Weisheit
Das ist ein Problem des Menschen, das schon seit Jahrtausenden besteht — seine Unfähigkeit, Errungenschaften richtig einzusetzen. Interessanterweise kommt die Bibel auch auf dieses Problem zu sprechen. Es trat vor etwa 4 000 Jahren beim Turmbau zu Babel zutage. Obwohl dieser Turm damals ein Wunder der Technik war, wurde er offensichtlich mißbraucht, und zwar für verkehrte religiöse Zwecke (1. Mose 11:5-9).
Im Falle von Satelliten für geologische Erkundigungen sind die Möglichkeiten für eine nützliche, aber auch für eine schädliche Anwendung sehr vielfältig. Werden sich Spekulanten der Erntevoraussagen bedienen, um die Marktsituation zu manipulieren, oder werden die Voraussagen hungernden Menschen zugute kommen? Werden Untersuchungen der mineralischen Reserven den einzelnen Ländern zu einer weisen Nutzung der Naturschätze verhelfen oder der internationalen Ausbeutung durch hochtechnisierte Konzerne Vorschub leisten? Wird die Furcht vor Spionage die Nützlichkeit künftiger Satelliten beeinträchtigen? Die Antworten auf diese Fragen werden wohl mehr durch das Wesen des Menschen als durch seine Technik bestimmt.
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Die kurze, traurige Geschichte des Seasat
Im Juni 1978 starteten die Vereinigten Staaten einen vielversprechenden Versuchssatelliten namens Seasat A. Er ähnelte dem Landsat, arbeitete aber anstelle von Lichtwellen mit einem Radar hohen Auflösungsvermögens. Seasat A konnte also Tag und Nacht, ungeachtet der Wolkendecke, den Zustand der Ozeane beobachten.
„Die hauptsächliche Mission von Seasat A wird nach einem Jahr erfüllt sein“, ließ die NASA verlauten, „doch es sind genügend Treibstoff und andere Vorräte an Bord, so daß der Flug um zwei Jahre verlängert werden könnte.“ Es kam aber ganz anders.
Am 9. Oktober, weniger als vier Monate nach dem Start, fiel der Satellit nach einem verheerenden Kurzschluß völlig aus. Was war die eigentliche Ursache für den Verlust dieses Millionenprojekts? Ein Untersuchungsausschuß der NASA kam zu dem Schluß, daß die Ingenieure bei Seasat zu vieles für selbstverständlich gehalten hatten.
Der Ausschuß stellte fest, daß „ein Test ohne die erforderliche Genehmigung umgangen worden war, wichtige Beanstandungen nicht an das Management weitergeleitet worden und die technischen Anforderungen nicht genügend beachtet worden waren und daß das Personal für die Flugüberwachung auf seine Aufgabe ungenügend vorbereitet war“.
Die Technik arbeitet nicht besser als die Leute, die sich ihrer bedienen.
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Aufnahmen aus dem Weltraum
Obgleich Landsat mit einer Fernsehkamera ausgerüstet ist, werden die Bilder hohen Auflösungsvermögens nicht von einer Kamera, sondern von einem Gerät aufgenommen, das als multispektraler Scanner bezeichnet wird. Wie funktioniert es?
Der Satellit hat einen Spiegel, der sich hin und her bewegt und dabei den darunterliegenden Landstreifen „betrachtet“. Das vom Boden auf den Spiegel einfallende Licht wird in ein Teleskop reflektiert, wo es in vier Gruppen von Lichtdetektoren gebündelt wird, die in diesem elektronischen „Kameraersatz“ die Funktion des Films übernehmen. Jede der vier Detektorgruppen spricht auf eine andere Art des Lichts an — eine nur auf grünes, eine andere auf rotes und die anderen beiden Gruppen auf verschiedene Frequenzen infraroten Lichts.
Jede der vier Detektorgruppen empfängt das Licht von der gleichen kleinen Bodenfläche, doch da jeder Detektor für eine andere Art von Licht ausgelegt ist, reagieren die Detektoren unterschiedlich. Zum Beispiel wird das Infrarotlicht sehr gut von Wasser absorbiert. Wenn Landsat also auf eine kleine Wasserfläche „blickt“, können die Infrarotdetektoren nicht viel sehen. Das Wasser „erscheint“ ihnen schwarz. Nicht so beim Detektor für grünes Licht! Er nimmt eine Unmenge grünes Licht wahr, das vom Wasser reflektiert wird, und daher „erscheint“ ihm das Wasser sehr hell. Man ist sogar imstande, mit Hilfe des Grünlichtdetektors die Tiefe des Wassers bis auf etwa 20 Meter mit erstaunlicher Genauigkeit zu messen.
Die kleinsten Einheiten, die Landsat sehen kann, sind etwa 4 000 Quadratmeter große Flächen. Sie entsprechen dem Korn eines herkömmlichen Films. Ganz gleich, wie stark ein Landsatbild vergrößert wird, das Auflösungsvermögen bleibt durch diese kleinen, als „Pixel“ bezeichneten Flecken begrenzt. Jedes Pixel ist mit einer Nummer versehen, die den Helligkeitswert in jeder Wellenlänge angibt, mit der es betrachtet wird. Diese vier Zahlen sind wie ein Fingerabdruck, durch den die Betrachter feststellen können, ob sie eine Wasserfläche, die Straßen einer Stadt oder ein illegales Marihuana-Anbaugebiet vor sich haben.
Was Landsat also in Wirklichkeit „sieht“, sind nichts als Zahlen. Man kann ihnen weitaus mehr entnehmen als dem Foto einer herkömmlichen Kamera.