Die Träume des Militärs

Vor einiger Zeit lass ich auf SpaceNews, dass eine Firma einen Forschungsauftrag für ein Konzept unter dem Namen „Dream-Spy“ bekommen hat. Die Technologie, die erforscht werden soll, klingt fantastisch: ein Beobachtungssatellit im geostationären Orbit, der Realzeitdaten von der Hemisphäre liefert, die er beobachtet. Damit die Auflösung groß genug ist, denkt das Militär an entfaltbare Linsen.

Der geostationäre Orbit verläuft am Äquator in 35943 km Höhe. Die Entfernung zur Oberfläche nimmt dann weiter zu und erreicht am Nord-  und Südpol dann 36504 km. Dieser Wert ist ungefähr hundertmal größer als bei den Spionagesatelliten im niedrigen Orbit. Damit einher geht natürlich eine entsprechende Reduktion der Auflösung um denselben Wert. Würde man also einen der busgroßen KH-12 Satelliten in den GTO Orbit platzieren, dann hätte eine Auflösung von nur noch 10 bis 20 m. Diese ist dann nur noch so groß wie bei einem einfachen Erdbeobachtungssatelliten, der bei dieser Auflösung auch in einem niedrigen Orbit die Erde einmal pro Tag ablichten könnte. Das ist zwar nicht Realzeit, aber nahe dran.

Damit dies also für das Militär brauchbare Bilder ergibt, soll an der Entwicklung entfaltbarer Linsen gearbeitet werden. Wie man sich das vorzustellen hat zeigt das DARPA Konzept links.

Ich halte es für eine Schnapsidee. Es gibt einige Abers. Das erste ist die Linse selbst. Ein optisches System muss, damit die Bilder beugungsbegrenzt sind, also nicht unnötig verschmiert sind, eine sehr hohe Formgenauigkeit haben. Ideal ist eine Abweichung der Form von der Idealen in der Größenordnung von 1/10 der Wellenlänge. Gute Amateuroptik ist so geschliffen, normale etwas schlechter (1/8) und billige mit 1/5 zeigt schon bei hoher Vergrößerung unscharfe Bilder. Oder nehmen wir als Vergleich das Hubble Space Teleskope. Sein Spiegel war um 2 µm falsch geschliffen. Bei einer mittleren Wellenlänge von 0,55 µm sind das weit weg von diesem Kriterium – viermal größer als die Wellenlänge.

Um 1 m Auflösung aus dem GTO Orbit zu erreichen, müsste eine Linse rund 21 m Durchmesser haben. So was ist eigentlich nur mit einer aufblasbaren Linse zu machen. Selbst das JWST ist mit 6,5 m Durchmesser ein Winzling und der Aufbau aus Segmenten wie beim JWST wird bei dieser Größe dann auch ausscheiden. Ob es möglich ist eine Linse mit einer Oberflächengenauigkeit von 55 nm im Weltall zu erzeugen? Ich glaube nicht.

Selbst wenn, dann gibt es noch die Geometrie der Erde. Vom Äquator aus wird die Landmasse um so mehr verzerrt, je weiter man nach Norden blickt. Das zeigt dieses Bild von Europa, aufgenommen von Meteosat. Deutschland liegt zwischen dem 48 und 52 Breitengrad, also ungefähr auf dem halben Weg zum Nordpol. Die Verzerrung ist schon deutlich zu sehen. Bei nur etwas nördlicheren Gebieten wie England, Norwegen und Schweden wird es schon extrem.

Nun liegen aber viele Gebiete auf der Nordhalbkugel so weit im Norden. Der größte Teil von Russland nur mal als Beispiel. Das bedeutet, dass ein geostationärer Satellit nicht in der idealen Position ist. Eine Lösung ist eine geneigte Bahn, die ihn z.b. zwischen 45 Grad Nord und Süd bringt. Der Groundtrack verläuft dann in einer „8“ über die Erdoberfläche. Nur ist dann eben die Relzeitmöglichkeit weg, denn auf der Nordhalbkugel ist die Südhalbkugel nicht mehr zugänglich und umgekehrt. Es werden sowieso viele Satelliten benötigt. Denn die Verzerrung gibt es auch am Äquator, nur dann eben bei abweichenden Längengraden. Bei Wettersatelliten platziert man alle 72 Längengrade einen um die Verzerrung zu begrenzen. So benötigt man 5 Stück. Würde man dazu noch jeweils zwei nehmen die dann sich nach Norden und Süden bewegen, so kommt man leicht auf 15 Satelliten für ein operationelles System.

Dazu kommt natürlich, dass die Nutzlast in den GSO Orbit viel kleiner ist. Die Delta IVH als leistungsstärkste US-Trägerrakete transportiert 23 t in einen ISS Orbit, aber nur 6,5 t in den GSO Orbit, also ein Viertel dessen. Während also die Anforderungen an die Leistung des Instrumentes steigen, muss es um ein vielfaches leichter sein als eines in einem niedrigeren Orbit. Glaubt wirklich jemand, dass man eine 20 m große Linse in einem nur 6 t schweren Satelliten unterbringen kann?

Kurzum: ich denke es ist technisch nicht umsetzbar und organisatorisch zu aufwendig. Dies ist nur ein Beispiel für teure Experimente des Militärs. Dazu vielleicht an anderer Stelle mehr

9 thoughts on “Die Träume des Militärs

  1. Welche Möglichkeiten gäbe es denn softwartechnisch die Verzerrungen auszugleichen?
    Beim VLT in Chile sind die Teleskope ja auch gekoppelt und die Steuerung gleicht die atmosphärischen Einflüsse aus.

  2. Die Information ist weg, weil einfach gilt je weiter man nördlich kommt, desto stärker wird das Bild gestaucht. Die Information ist weg. Da hilft auch kein Entzerren nichts. Die Polgebiete sind einfach auf wenige Pixels zusammengequetscht. Wie will man mehr Information aus den Pixeln rausholen.

  3. Einer aufblasbaren Linse noch Aktoren zu verpassen dürfte nicht ganz einfach werden. Und die Kopplung mehrerer Teleskope zur Erhöhung der Auflösung muss vom Abstand her sehr genau sein, soweit ich weiß. Auch das dürfte zwischen mehreren Satelliten im Orbit recht schwierig werden.

  4. Die Winkelproblematik ist klar. Ich denke, es geht den Amerikanern auch nicht darum möglichst weit nördlich zu spionieren. Die aktuellen Krisengebiete liegen alle eher südlich (naher Osten, Iran, Afghanistan)

    Ich glaube auch nicht, dass es darum geht brilliante Aufnahmen von Nummernschildern zu machen, sondern eher darum ganz bestimmte Aktionen zu identifizieren und zu orten.
    Um Truppenbewegungen zu identifizieren genügt es, das typische Bild und Bewegungsmuster z.B. eines Militärfahrzeugs zu identifizieren und diese Bewegung dann möglichst vollautomatisch zu erkennen, zu melden und zu verfolgen.
    Wieviele, welche und wie oft fahren Fahrzeuge eine Atomanlage an, oder wo werden gerade Katjuscha Raketen in Stellung gebracht.
    Wer diese Info in Echtzeit hat, kann auch gleich den Angriff starten.
    Da ist eine brauchbare Auflösung von Vorteil, aber die Information wird erst mit der passenden Software richtig wirkungsvoll.

  5. Na ja aber um nur ein Fahrzeug aus vom Orbit auszumachen liegt man dann schon bei benötigten 1-2 m Auflösung. Selbst dann sind es nur wenige Pixel pro Fahrzeug. Angesichts von Drohnen die fast schon einen Tag über einem Gebiet fliegen können und dessen, dass die „aktuellen“ Gegner praktisch keine Möglichkeit haben sie abzuschießen, stellt sich natürlich die Frage nach dem Sinn eines solchen Systems wenn es auch um Größenordnungen kleiner geht.

  6. Man sollte auch nicht vergessen, dass das Bild fuer die hoeheren Breitengrade nicht nur gestaucht ist, sondern eine voellig andere Perspektive bietet; es koennte z.B. sein, dass ein Auto dann von einem danebenstehenden Gebaeude verdeckt wird, und generell sieht man dann vom Auto z.B. die Seitenfenster und nicht das Dach 🙂

  7. Wohne In Norwegen, und da ist es schon schweirig Satelliten TV zu kriegen, je nach dem wo man wohnt.
    Momentan geht es nicht, da der Satelitte genau leicht über das Dach des Nachbarn ist. Der Satelitt hier ist max 30° über den Horizont (Weiter im norden noch tiefer). In Deutschland ist es so um die 40°.
    All Gegenstände, die am 23. März im Schatten sind, wären auch von so einem Satelliten nicht sichtbar. Dann ist die Sonne genau auf dem Himmelsäquator, wo sich auch die GSO Satelliten befinden.

    Um auch höhere Breitengrade verzerungfrei zu beobachten, bräuchte man mehrere Satelitten, die sich aber Bahnen mit Inklintation befinden, die eine Hälfte vom Tag wprde man die Nordhalbkugel beobachten, und andere Hälfte die Südhalbkugel.

  8. Die Idee ist nicht neu in 1980er schlug DARPA so was vor
    der vorgeschlagen Satellit hatte die große eines Fussballfeldes
    und sollte aus unzählige Spiegel bestehen die auf eine Punkt fokussieren.
    dort befinden sich Sensoren

    man merk wie diese Idee unpraktisch ist:
    der Satellit ware klar sichtbar an Tag und Nachthimmel
    seine Lagekontolle problematisch, weil er ziemlich verformbar ist
    und musste mehrfach in Jahr nachgetankt werden.
    und eine Wolke Schrotkugel abgefeuert von Sowiet Killersateliten
    hatte diese Millarden teuere Satelliten zerstört…

    wahre Peinlich
    NRO installiert den Satelliten mit Hilfe der USAF
    und Iran startet ein Einer voll Schrotkugel mit ziel den Satelliten…

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