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15 Terabyte täglich Analysen für Daten aus dem Orbit

| Autor / Redakteur: Robbie Schingler* / Ulrike Ostler

Satelliten werden längst nicht mehr ausschließlich von Regierungen betrieben. New-Space-Unternehmen gestalten weltweit eine agile Raumfahrindustrie. Dank ihrer Satellitenbilder entstehen völlig neue Möglichkeiten für Big-Data-Analysen, von denen Unternehmen, Non-Governmental Organizations (NGOs) und Forschungsreinrichtungen profitieren.

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Die Planet-Satelliten „Dove“ wiegen gerade einmal fünf Kilogramm. Das aber gehört zu den Bausteinen, die schnelle Iterationszyklen in der Entwicklung von Technik und Anwendungen erlauben.
Die Planet-Satelliten „Dove“ wiegen gerade einmal fünf Kilogramm. Das aber gehört zu den Bausteinen, die schnelle Iterationszyklen in der Entwicklung von Technik und Anwendungen erlauben.
(Bild: copyright Carter Dow Photography 2015)

Seitdem Menschen begonnen haben, sich den Weltraum zu erschließen, sind Raumfahrt- und Satellitenprogramme von staatlichen Organisationen durchgeführt worden. Doch das ändert sich gerade.

Zudem hat in den vergangenen zehn Jahren eine Weltraum-Renaissance begonnen: Es gibt wieder vermehrt Aktivitäten im All; denn technologische Innovationen und schnelle Fortschritte treiben die Erforschung des Weltraums voran. Die dadurch gewonnenen Daten ermöglichen völlig neue Analysen. Dadurch wird „New Space“ zu einem Ideal, nach dem viele in der Raumfahrtindustrie streben.

Die Raumfahrtbranche hat in den letzten Jahren einen Wandel erlebt: Es sind viele neue Unternehmen entstanden, die Missionen im erdnahen Orbit durchführen und dadurch den Status Quo der Raumfahrtindustrie in Frage stellen.

Neue Ideen, neue Firmen

Eines dieser New Space-Unternehmen ist SpaceX. Die Ingenieur:innen um Gründer Elon Musk entwickelten zuerst eine kleine Trägerrakete – Ziel des Unternehmens ist es, Menschen das Leben auf anderen Planeten zu ermöglichen. Mittlerweile ist SpaceX weltbekannt. Weil das Unternehmen auf die Wiederverwendbarkeit seiner Raketen setzt, sanken die Kosten für die Raumfahrt.

Durch diese Innovationen ist die Branche nicht nur lebendiger, sondern auch sicherer geworden. SpaceX baute so die erste kommerzielle Rakete, die Ladungen von und zur Internationalen Raumstation (ISS) transportiert.

150 Satelliten können die Erde nahezu in Echtzeit beobachten

Von Trägerraketen dieser Art profitiert ein weiteres privates Raumfahrtunternehmen: Planet. Vor zehn Jahren habe ich Planet gemeinsam mit zwei Freunden gegründet. Davor arbeiteten wir gemeinsam als Ingenieure bei der NASA. Unser Ziel ist es, Satellitenbilder und daraus abgeleitete Informationen zu nutzen, um das Leben hier auf der Erde zu verbessern.

Unsere erste Mission ist es gewesen, eine Flotte von Klein-Satelliten in den Orbit zu schicken, die nicht nur täglich Aufnahmen der ganzen Erde machen, sondern diese dann auch gleichberechtigt zugängig machen würden. Wir haben den Menschen die Möglichkeit bieten wollen, die Veränderungen auf unserem Planeten zu sehen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen.

In einer Garage in Kalifornien haben wir den ersten Satelliten dieser Flotte gebaut und gehofft, die staatlich dominierte Raumfahrtindustrie mit unseren massenweise herstellbaren und autonom betriebenen Satelliten verändern zu können. Die Informationen aus den Satellitenbildern sollten möglichst vielen Menschen zugänglich sein.

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Diese Mission haben wir erreicht. Inzwischen haben wir nicht nur unseren Sitz in San Francisco, sondern auch eine europäische Zentrale am Berliner Ku’damm. Von beiden Orten werden unsere Satelliten gemeinsam gesteuert.

Schwärme von Satelliten, so klein wie Schuhkartons, umkreisen die Erde

Zehn Jahre nach der Gründung von Planet umkreisen nun mehr als 150 unserer Satelliten die Erde. Durch sie entstehen täglich Bilder der gesamten Landmasse der Erde. Unsere Vision ist Wirklichkeit geworden, nicht zuletzt, weil dafür gute Bedingungen herrschten.

Den Orbit zu erreichen ist zehnmal günstiger als noch vor zehn Jahren. Im Vergleich zu 2010 ist die Herstellung von Satelliten sogar tausendmal günstiger geworden. Schließlich sind unsere Satelliten sehr leicht, sie wiegen nur ein Tausendstel eines Satelliten aus dem Jahr 2010. Frühere Satelliten waren so groß wie ein Reisebus und sehr teuer. Es dauerte Jahre sie zu testen und zu bauen. Aus diesem Grund verblieben sie oft so viele Jahre im Weltraum bis ihre Technologie veraltet war.

Nicht so bei Planet: Die kleinen Satelliten von Planet werden „Dove“ genannt (siehe: Abbildungen 1 und 13 ) und wiegen nur rund fünf Kilogramm. Mit ihren Maßen von 10 mal 10 mal 30 Zentimeter sind sie sehr klein.

Auch der zweite Satellitentyp ist vergleichsweise klein. Die „Skysat“-Satelliten messen 60 mal 60 mal 95 Zentimeter und sind damit etwa so groß wie eine Waschmaschine (siehe: Abbildung 14). Durch die kompakten Größen der Satelliten ist die Herstellung deutlich günstiger. Die Geschäftsmodelle der „New Space Industrie“ erlauben es daher schnelle Iterationszyklen vorzunehmen und fortlaufend die neuste Technologie in den Orbit zu bringen.

Hochaufgelöste und aktuelle Satellitenbilder aus der Cloud

Einen positiven Einfluss auf diese Entwicklung hatten außerdem die Investitionen großer Technologieunternehmen in Cloud Computing, Computer Vision und Machine Learning. Moderne Raumfahrt-Unternehmen nutzen diese Open-Source-Technologie, um kosteneffizient neue Produkte zu entwickeln. Remote Sensing macht die Daten zugänglicher, da auch Personen, die keine absoluten Experten in diesem Fachgebiet sind, Informationen aus den Geodaten ziehen können.

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Die zwei verschiedenen Satelliten-Typen ermöglichen es einerseits täglich vollständige Bilder der Landmasse der Erde und andererseits hochaufgelöste Bilder spezifischer Regionen aufzunehmen. Während die Dove-Satelliten in einem sonnensynchronen Orbit ohne Steuerung um die Erde kreisen, können die etwas größeren Skysat-Satelliten gezielt auf bestimmte Orte ausgerichtet werden, um ein höher aufgelöstes Bild aufzunehmen.

Bei den Dove-Satelliten beträgt die Auflösung 3,7 Meter. Die Skysat-Satelliten sind jedoch viel genauer: Durch eine Absenkung der Satelliten konnte die Auflösung erst kürzlich von 72 Zentimeter auf 50 Zentimeter verbessert werden. Durch den Launch von sechs weiteren Skysat-Satelliten können bis zu zwölf Mal pro Tag Aufnahmen eines bestimmten Standorts gemacht werden.

Genauere und schneller

Weltweit werden Orte durchschnittlich bis zu sieben Mal täglich aufgenommen. Durch diese Neuerung wird es möglich sein, schneller auf globale Ereignisse zu reagieren.

Daten, die früher nur Regierungsbehörden zur Verfügung standen, können nun von der breiten Masse genutzt und analysiert werden. Verschiedene Branchen nutzen diese Satellitendaten bereits, denn dank Big Data aus dem Weltraum lassen sich nun unterschiedlichste Analysen durchführen.

Da alle Satellitenaufnahmen in einer zentralen und cloud-basierten Datenbank gespeichert werden, können Wissenschaftler:innen, Regierungen und Unternehmen von überall auf diese Aufnahmen zugreifen. Womöglich wichtiger ist, dass sie damit auch vergleichende Analysen großer Datensätzen erstellen können.

Machine Learning erkennt automatisch Straßen und Waldschäden

Zur Auswertung der Satellitenaufnahmen kommen Machine-Learning und Computer-Vision zum Einsatz. Damit können auch Schiffe automatisch in Küstennähe erkannt werden. Das ist hilfreich, um zum Beispiel Fischerboote zu kontrollieren und illegale Fischerei aufzudecken.

Die automatische Erkennung funktioniert ebenso bei Straßen. Mit diesen Informationen können etwa Forstbetriebe überprüfen, ob in ihrem Waldgebiet illegal Straßen gebaut werden. Das ist häufig ein Anzeichen dafür, dass dort großflächig Wald gerodet wird.

Der Wald wird jedoch nicht nur vom Menschen bedroht. 2018 gab es in der Tschechischen Republik eine Plage durch den Borkenkäfer. Die Käfer befallen geschädigte und trockene Bäume. Breiten sie sich stark aus, bedrohen sie ein gesamtes Waldgebiet. Dank der Satellitenaufnahmen im Nahinfrarotbereich konnte die tschechische Regierung erkennen, welche Bäume befallen waren, diese mit Pestiziden behandeln und so die Ausbreitung des Schädlings verhindern.

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Die Satellitenbilder können außerdem Erkenntnisse zum Wachstum von Flüchtlingscamps, illegalem Goldabbau, oder den Auswirkungen von Naturkatastrophen sowie Erdbeben und Hurrikans liefern.

Big Data Analysen für den Umwelt- und Klimaschutz

Daten dieser Art und Größe hat es bisher nicht gegeben. Planet sammelt täglich Bildmaterial von über 350 Millionen Quadratkilometern. Das sind über drei Millionen Bilder und 15 Terrabyte Daten, die täglich von unserem Satellitennetzwerk übermittelt werden. Neu ist auch, dass die Satellitenbilder nicht nur Regierungen zur Verfügung stehen, sondern auch Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Nichtregierungsorganisationen. Durch solch einen gleichberechtigten Zugang zu dieser riesigen Datenbank wird eine neue Ebene der Transparenz erreicht.

Die Auswertung dieser Satellitenaufnahmen wird immer relevanter: In einer globalisierten und vom Klimawandel betroffenen Welt gibt es unzählige Veränderungen: Ökosysteme wandeln sich, Städte wachsen und Wetterextreme nehmen zu.

Damit die Weltgemeinschaft auch künftig nachhaltig zusammenleben kann, müssen Maßnahmen ergriffen werden, die dieses Zusammenleben ermöglichen. Satellitenaufnahmen und die Analyse der daraus gewonnen Daten können bedeutend zu diesem positiven Wandel beitragen.

Robbie Schingler ist der Mitbegründer und Chief Strategy Officer (CSO) von Planet.
Robbie Schingler ist der Mitbegründer und Chief Strategy Officer (CSO) von Planet.
(Bild: Planet Labs Inc.)

Über den Autor

Als CSO von Planet leitet Robbie Schingler den langfristigen strategischen Kurs des Unternehmens und leitet die Produkt-, Wirkungs-, Unternehmensentwicklungs- und Finanzierungsaktivitäten von Planet. Er leitete die Übernahme von Blackbridge durch Planet im Jahr 2015 und Boundless im Jahr 2019, war von 2016 bis 2017 Geschäftsführer von Planet Europe und vor kurzem als Vorstandsvorsitzender von Planet Federal tätig.

Vor seiner Zeit bei Planet war Robbie neun Jahre bei der NASA tätig, wo er das Small Spacecraft Office bei NASA Ames mit aufbaute und Stabschef für das Office of the Chief Technologies im NASA-Hauptsitz war. Er erhielt einen MBA von der Georgetown University, einen Master in Weltraumstudien.

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