Projekt TreasureSat

Bisher war die Erderkundung eine Domäne von Regierungen und Regierungsorganisationen. Auch wenn es seit 20 Jahren durch Firmen gebaute und gestartete Satelliten gibt – wie die von Digiglobe betriebene Flotte, Aber auch sie ist nicht möglich wenn nicht die NRO die meisten Aufnahmen abkaufen würde. Dasselbe gilt für die französischen Plejades Satelliten und die TerraSAR / Tandem-X Konstellation. Bei der kennt man wenigstens den Industrieteil: Ein Drittel der Projektkosten.

Nun machen sich gleich mehrere Unternehmen auf, Satelliten zu starten ohne auf institutionelle Anleger als festen Kundenstamm zu setzen. Ein Ansatz ist der von Planet Labs die 3U Cubesats in großer Zahl starten. Jeder Satellit ist preiswert, auch der Start als Sekundärnutzlast ist kostengünstig. Aber er hat nur eine begrenzte Auflösung, Sendeleistung und auch Lebensdauer, da die meisten von ihnen bisher als Sekundärnutzelasten bei ISS Missionen gestartet wurden – da treten sie innerhalb von zwei Jahren wieder in die Erdatmosphäre ein.

Ein anderes Konzept vertritt das Unternehmen Treasuresat LLC. Sie will einen Satelliten entwickeln mit dem sie nur bestimmte Dinge untersuchen will, die Aufnahmen selbst auswerten und nicht veröffentlichen will. Sie stehen offen jedem Anteilseigner, dadurch will sich Treasuresat auch finanzieren. Jeder Anteilseigner erhält einen zur Größ0e des Anteils proportionalen Teil der Beobachtungszeit des Satelliten.

Auf die Idee für Treasuresat kam Jim Warren, der Gründer der Initiative und des Unternehmens durch Sarah Parzak. Die Archäologin nutzte erstmals Aufnahmen der Digiglobe Satelliten Ikonos und Worldview und konnte durch die Kombination von sichtbaren Kanälen und Infrarotaufnahmen innerhalb eines Jahres 132 archaologisch bisher unbekannte Stätten auffinden, darunter eine nie fertiggestellte Pyramide und ein Gräberfeld mit 3000 Gräbern. Nun ist in vielen Ländern der Erde Schatzsuche erlaubt, so auch in den USA, wobei hier aber die Schätze nicht nur kulturellen Wert haben, sondern auch materiellen – es muss noch Hunderte von versunkenen Galeonen vor der amerikanischen Küste und in der Karibik geben, die noch nicht entdeckt sind.

Sarah Parcak konnte mit den Infrarotaufnahmen Veränderungen des Bodens bis in einige Meter Tiefe ausmachen. Das ist möglich, weil durch Graben, aber auch Mauerreste, Holz, das Humus bildete etc. die Wärmeabgabe des Bodens sich von der Nachbarschaft unterscheidet, Die Infrarotaufnahmen zeigen dies, sind aber zu niedrig auflösend, um die Stelle ausreichend genau detektieren zu können und die visuellen Aufnahmen erlauben diese Zuordnung, denn sie sind höher auflösend. Daher werden sie als Overlay über die niedrigauflösenden gelegt.

Leider scheitert diese Methode sobald man mehr als 2-3 Meter Tiefe erreicht und sie scheitert auch wenn das Gelände überbaut ist. Im Meer kommt man tiefer, weil Hindernisse die Strömung beeinflussen, die wiederum die Temperaturn beeinflusst, aber auch kaum tiefer als 10 m. Dieser Bereich ist heute aber auch schon so bekannt, denn so weit können selbst Hobbytaucher vordringen. Interessant wäre der Bereich der Profiequipment zugänglich ist und den man von der Oberfläche aus nicht einsehen kann, ab einer tiefe von 30 bis ungefähr 100 m.

Doch es gibt Technologien mit denen man so tief kommt: RADAR. Radar kommt selbst zwar nicht so tief, kann aber Strömungen weit unterhalb der Oberfläche nachweisen, vor allem wenn man verschiedene Wellenlängen kombiniert. Die primäre Nutzlast besteht daher aus einem Radargerät mit drei Sensorarrays im L-Band, C-Band und X-Band, mit Wellenlängen von 0,3 m, 0,08 m und 0,04 m. Im Meer dringen diese Radarstrahlen unterschiedlich tief ein, zwischen 30 cm um 10 m. Aus der Differenz der Strömungen, die man durch Dopplerverschiebung der Signale bestimmen kann, wird man auf Hindernisse in bis zu 100 m Tiefe zurückschließen können. An Land erlauben die Signale auch Rückschlüsse über Bauten die überwachsen sind. Das L-Band dringt rund 1 m tief ein, das C-Band wird vom Boden reflektiert und das X-Band schon von der Vegetation. So kann man schnelleren Wuchs (höheren wuchs) und dichteren Wuchs wie auch Wachstumsstörungen nachweisen. Dazu kommen Störungen des Oberflächenprofils (nachweisbar durch das C-Band Radar) und Ungleichmäßigkeiten in der Bodenstruktur die man im L-Band nachweisen kann.

Diese Effekte konnte Jim Warren nachweisen, zum einen mit der Auswertung von Aufnahmen der Shuttle Missionen von bekannten Fundstätten, zum anderen auf Verweise von Entdeckungen mit diesen Aufnahmen wie einem Kanalnetz der Majas schon bei der ersten Mission. Auch bei der bisher letzten Shuttle Mission konnte man im Dschungel weitere bisher unbekannte Majabauten entdecken.

Um die Radaraufnahmen zu ergänzen gibt es einen aktiv gekühlten Infrarotsensor, empfindlich in zwei Spektralbereichen: bei 10,5 Mikrometern im thermischen Infrarot und bei 0,9 und 1,9 Mikrometern in zwei Absorptionsbanden von Tonmineralien und Basalt. Damit will man Veränderungen des Wärmeflusses und der Oberflächenzusammensetzung feststellen. Ergänzt wird dies durch einen Sensor im visuellen Bereich der parallel ausgerichtet ist und die kontextaufnahmen macht. Er wird aber auch genutzt: Ein Filter lässt nur das Licht von 660 bis 690 nm durch, dem Absorptionsmaximums des Chlorophylls. So kann man schnelleres oder langsamere Wachstum erkennen.

Treasuresat soll für weniger als 60 Millionen Dollar gebaut und gestartet werden. Das geht bei diesem Budget nur bei Verzicht auf Komplexität der Instrumente. So werden die Radargeräte nur  1,5 m Größe und 30 m Auflösung aufweisen, die IR-Sensoren 5 m und der visuelle Sensor 1,2 m. Eingesetzt wird ein BCP-2000 Bus von Ball Aerospace. Den gab es noch günstig als „Restposten“, denn er wurde 2006 durch den BCP-5000 Bus abgelöst.

Der Satellit wird zusammen mit einer CRS Mission wahrscheinlich 2017/187 gestartet werden. Treasuresat LLC hat einen Vorvertag mit SpaceX abgeschlossen, die wohl die Tatsache ausnutzen, dass die CRS Missionen die Nutzlastkapazität der Falcon 9 nicht ausnutzt. Das der Satellit dann nur in eine 52 Grad Bahn gelangt macht nichts aus, da alle archäologisch interessanten Gebiete sich bei niederen Breiten befinden. Er soll sich dann mit den eigenem Abtrieb in einen 600-700 km hohen Orbit bringen. Dieser Antrieb wird auch genutzt um die Begrenzung der Auflösung durch mehrere Aufnahmen auszugleichen – geplant sind pro Umlauf nur 4-5 Ziele die jeweils über mehrere Orbits aus unterschiedlichen Perspektiven (beim Überflug von vorne und hinten, bei den folgenden Orbits von der Seite) aufgenommen werden. So entstehen zahlreiche Aufnahmen aus verschiedenen Blickwinkeln die nicht nur eine 3D-Ansicht erlauben sondern in ihrer Summe auch viel höher auflösend als jede Einzelaufnahme sind. Entsprechende Techniken werden schon seit langem in der Astronomie eingesetzt.

Kritik gab es an dem Projekt schon im Vorfeld, obwohl noch keine 30% der Finanzierung stehen. So würde man in großem Stile Raubgräber unterstützen die innerhalb von wenigen Jahren alle noch bisher unbekannten archäologischen Stätten plündern und zerstören würden. Nach Angabe von Treasuresat LLC sind stammen 40% der Investoren aus den USA, 15% aus Ägypten. Investoren aus dem Irak, Sudan und Mexiko würden zwischen 5 und 10% der Anteile halten. Weiterhin würden 15% der Anteile von Universitäten und anderen Forschungseinrichtungen kommen

Noch stehen aber 70% der Finanzierung aus. Beteiligen kann sich jeder der die Aktien an dem Unternehmen kaufen will. Allerdings kostet jede der 70.000 Aktien 100.000 Dollar, also nichts für arme Leute, Ein Anteil berechtigt für die Untersuchung eines Ziels. Im ersten Jahr sollen 15.000 bis 20.0000 Ziele, in der auf 5 Jahre angesetzten Primärbetriebszeit dann die 70.000 Ziele die den Anteilen entsprechen beobachtet werden.

Das Recht an den Aufnahmen haben diejenigen die sie in Auftrag gaben. Zumindest von den institutionellen Anlegern wird man wohl welche sehen. wahrscheinlich auch von mehr, denn eine US-Firma will diesen Service dann an Kunden vermieten denen ein Anteil zu teuer ist und mehrere dieser sammeln und eine gemeinsame Aufnahme finanzieren lassen (der Satellit soll mit Radar ein Gebiet von 100 km Breite und im visuellen Bereich eine Gebiet von 30 km Breite ablichten).

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