Die Sentinel-1-Mission ist das europäische Radar-Observatorium der Copernicus-Initiative der Europäischen Kommission (EC) und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Sie basiert auf einer Konstellation sun-synchroner, polarer Satelliten (aktuell im Übergang zu Sentinel-1C und -1D nach dem für Juni 2026 geplanten Betriebsende von Sentinel-1A), die mittels C-Band-Synthetic-Aperture-Radar (C-SAR) tag- und nachtwetterunabhängige Erbeobachtungen durchführen. Die vorliegende Dokumentation spezifiziert die Satellitenbus-Architektur (PRIMA-Bus, ca. 2.300 kg Startmasse, 5.900 W Solarleistung), Orbit-Parameter (693 km Höhe, 98,18° Inklination, 12-Tage-Wiederholzyklus), das aktive phasengesteuerte C-SAR-Instrument (Zentrumsfrequenz 5,405 GHz, Bandbreite bis 100 MHz), vier exklusive Aufnahmemodi (Stripmap, Interferometric Wide Swath, Extra Wide Swath, Wave) sowie Polarimetrie- und Interferometrie-Fähigkeiten. Darüber hinaus werden AIS-Nutzlasten zur Schiffsverfolgung, standardisierte Produktionsszenarien für Level-0-, Level-1- und Level-2-Produkte sowie präzise Bahnbestimmungsdienste (POD) beschrieben.
Wichtigste Punkte
Konstellations-Evolution: Die Sentinel-1-Flotte umfasst Sentinel-1A (Start: 03.04.2014, Betriebsende geplant für Ende Juni 2026), Sentinel-1B (Start: 25.04.2016, Elektronikausfall am 23.12.2021, Missionsende August 2022), Sentinel-1C (Start: 05.12.2024, operativ seit Mai 2025) und Sentinel-1D (Start: 04.11.2025, operativ ab April 2026). Die Endkonfiguration besteht aus Sentinel-1C und -1D.
Orbit- und Plattform-Parameter: Die Satelliten operieren in einer sun-synchronen Umlaufbahn in 693 km Höhe mit einer Periodendauer von 98,6 Minuten. Die orbitale Position wird innerhalb einer Erd-fixierten Röhre von ±120 m (RMS) gehalten. Der PRIMA-Bus liefert bis zu 5.900 W EOL-Leistung, verfügt über 1.410 Gb Speicherkapazität und nutzt X-Band sowie EDRS-Optikverbindungen (520 Mbit/s) für den Downlink.
C-SAR-Instrument Spezifikationen: Das C-SAR-Instrument arbeitet bei einer Mittenfrequenz von 5,405 GHz (ca. 5,55 cm Wellenlänge), einer programmierbaren Bandbreite von bis zu 100 MHz, einer HF-Spitzenleistung von ca. 4,368 kW und verwendet 10-Bit-Abtastung sowie FDBAQ-Datenkompression.
Vier Exklusive Aufnahmemodi:
Stripmap (SM): 80 km Schwadbreite, 5x5 m Auflösung; primär für kleine Inseln und Notfallmanagement.
Interferometric Wide Swath (IW): 250 km Schwadbreite, 5x20 m Auflösung mittels TOPSAR-Technik; der primäre operationelle Modus über Landmassen.
Extra Wide Swath (EW): 410 km Schwadbreite, 20x40 m Auflösung mittels TOPSAR; primär für See-Eis-Überwachung und maritime Sicherheit.
Wave (WV): 20x20 km große Ausschnitte ("Vignettes") alle 100 km; Standardmodus über offenen Ozeanen.
Polarimetrie und Interferometrie: Das System unterstützt phasenbeibehaltende Dual-Polarisation (HH+HV oder VV+VH). Die Interferometrische SAR (InSAR) und Persistent Scatterer Interferometry (PSI) ermöglichen die präzise Kartierung von Oberflächendeformationen, Erdstrukturen und geophysikalischen Naturgefahren.
AIS-Nutzlastintegration: Ab Sentinel-1C und -1D ist eine Antenne für das Automatische Identifikationssystem (AIS) integriert, die in europäischen Gewässern und der Nordsee parallel zu SAR-Hochbitraten-Modi zur Schiffserfassung aktiv ist.
Beobachtungs- und Produktionsszenarien: Maximierung des SAR-Duty-Cycles auf bis zu 30 Minuten pro Orbit. Systemartefakte werden durch die automatisierte Erstellung von Level-0-, Level-1 (SLC, GRD)- und Level-2 (OCN)-Produkten sowie das ETAD-Zusatzprodukt (Korrektur von Atmosphären- und Gezeiteneffekten) minimiert.
Präzise Bahnbestimmung (POD): Der Copernicus POD-Dienst stellt vier orbitale Produktkategorien bereit (NRT/AUX_RESORB, PRE/AUX_PREORB, STC/AUX_MOEORB, NTC/AUX_POEORB) zur exakten Positionsvalidierung im Zentimeterbereich.
Glossar
C-Band (C-Band): Ein Radarfrequenzbereich im Mikrowellenspektrum (ca. 4 bis 8 GHz), den Sentinel-1 bei einer Wellenlänge von rund 5,55 cm nutzt, um wetter- und tageszeitunabhängige Aufnahmen zu ermöglichen.
Synthetic Aperture Radar (SAR): Eine aktive Radartechnologie, bei der die Bewegung des Satelliten genutzt wird, um rechnerisch eine extrem große Antenne zu simulieren und detailreiche hochauflösende Bilder der Erdoberfläche zu erzeugen.
Sonnensynchrone Umlaufbahn (Sun-synchronous Orbit): Eine polnahe Erdumlaufbahn, bei der der Satellit jeden geografischen Punkt stets zur selben lokalen Sonnenzeit überfliegt, wodurch konstante Beleuchtungsverhältnisse sichergestellt werden.
Dual-Polarisation (Dual-Pol): Die Fähigkeit des Radarsystems, Mikrowellen in einer bestimmten Ausrichtung (horizontal oder vertikal) abzustrahlen und die Rückstreuung in zwei unterschiedlichen Polarisationen gleichzeitig zu empfangen.
Interferometrie (InSAR): Ein Analyseverfahren, das die Phasenverschiedenheiten zwischen zwei oder mehr Radaraufnahmen desselben Gebiets vergleicht, um kleinste Bodenverformungen (z. B. durch Erdbeben oder Vulkane) im Zentimeter- oder Millimeterbereich zu messen.
TOPSAR (Terrain Observation by Progressive Scans): Eine hochentwickelte Radartechnik, bei der der Antennenstrahl elektronisch sowohl im Azimut als auch in der Elevation geschwenkt wird, um eine breite Abdeckung bei gleichmäßiger Bildqualität ohne störende Streifenmuster (Scalloping) zu erzielen.
FDBAQ (Flexible Dynamic Block Adaptive Quantization): Ein spezifischer Algorithmus zur effizienten digitalen Datenkompression von Radarsignalen an Bord des Satelliten zur Optimierung der Downlink-Bandbreite.
Single Look Complex (SLC): Ein primäres Radar-Datenprodukt, das sowohl die Amplituden- als auch die Phaseninformationen im originalen komplexen Zahlenformat enthält.
Ground Range Detected (GRD): Ein verarbeitetes Radarprodukt, bei dem die Daten auf das horizontale Bodengitter projiziert und in reine Intensitätswerte (Amplitudenbilder) umgewandelt wurden.
Automatisches Identifikationssystem (AIS): Ein Funksystem zur automatischen Übertragung von Schiffsdaten (wie Position, Kurs und Geschwindigkeit), das bei Sentinel-1C und -1D als zusätzliche Nutzlast integriert ist.
Extended Timing Annotation Dataset (ETAD): Ein von der ESA bereitgestelltes Zusatzprodukt, das analysenfertige Korrekturschichten für atmosphärische Laufzeitverzögerungen und gezeitenbedingte Erdkrustendeformationen enthält.
Precise Orbit Determination (POD): Ein hochpräziser Bahnbestimmungsdienst, der GPS-Messungen und internationale Referenzdaten nutzt, um die exakte Position des Satelliten im Orbit nachträglich im Zentimeterbereich zu berechnen.