Überwachung aus dem All: Das Geschäft mit dem Weltraum
Mit ihren Billigraketen machen private Raumfahrtunternehmen wie SpaceX Satellitenstarts immer erschwinglicher.
Foto: dpaDüsseldorf. Sie fahren unter gefälschter Flagge, und sie kommen in Scharen: Piraten sind zur Plage geworden in den Gewässern des indonesischen Archipels. Ihre Beute ist Fisch, illegal gefangen, den sie nach Malaysia, Vietnam oder China schmuggeln. Jährlicher Verlust für Indonesiens Fischindustrie: drei Milliarden Dollar.
Was die Seeräuber nicht wissen: Sie werden neuerdings beobachtet, aus dem Weltraum. 500 Kilometer über der Javasee ziehen Abhörspezialisten ihre Bahnen, Satelliten des schottischen Start-ups Spire. Ihre drei Antennen, jede so groß wie ein Essstäbchen, lauschen nach Funksignalen, mit denen die Piratenschiffe ihre Position melden.
11.885 Kilometer von Jakarta entfernt, in der City von Glasgow, im fünften Stock eines Bürogebäudes, verfolgt der Raumfahrtunternehmer Peter Platzer auf Dutzenden Monitoren, wie die Daten der Satelliten eingehen. „150.000 Schiffe fahren weltweit auf den Meeren“, sagt der Gründer von Spire. „Wir wissen jetzt, wo jedes davon gerade ist.“ Fährt ein illegaler Fischkutter verdächtige Schleifen oder schaltet der Kapitän den Peilsender ab, kann die Küstenwache gezielt zuschlagen.
Piratenfischer via Weltraum jagen: Das ist nur eine von vielen verblüffenden Ideen, mit denen Start-ups wie Spire und Planet oder etablierte Anbieter wie DigitalGlobe gerade einen beispiellosen Boom im All entfachen. Aktuell kreisen 1419 aktive Satelliten um die Erde. In nur acht Jahren, bis 2025, schätzen die Marktforscher von Euroconsult, kommen 9000 hinzu, darunter viele zur Erdbeobachtung.
„Die Satellitenproduktion steht vor einer massiven Industrialisierung“, sagt Pacôme Révillion, CEO von Euroconsult. Herstellern und Raketenbetreibern winken 270 Milliarden Dollar Umsatz.
Durchbrüche zum Wohle der Menschen
Auch die Europäische Weltraumagentur Esa studiert mit ihren neuen Sentinel-Satelliten Wasser, Luft und Erde präziser denn je – und stellt Start-ups die Daten gratis für Geschäftsideen bereit. Die Vermessung der Welt erreicht so bald Dimensionen, gegen die Google Earth so fortschrittlich wirkt wie eine Floppy Disk.
Die neue Technik soll wegweisende Durchbrüche zum Wohle der Menschen bringen. Aber sie wird auch zur Herausforderung für Datenschutz und Privatsphäre, soll nicht ein entfesselter Überwachungsapparat im All entstehen. Denn Bilder von jedem Punkt auf dem Planeten gibt es bald fast in Echtzeit.
Kein Waldbrand oder Ölteppich bleibt unentdeckt – und keine sich versammelnde Menschenmenge. Software, mit künstlicher Intelligenz angereichert, zählt bald Autos aus dem Orbit, kartiert den Fortschritt auf Baustellen, verfolgt sogar, wie sich Volkswirtschaften entwickeln – und erstellt eine Inventur des Erdballs. „In zwei bis drei Jahren ist die gesamte Welt quantifiziert“, sagt Pavel Machalek, Gründer des Start-ups Spaceknow, das Satellitenbilder auswertet. Dass ein Flugzeug über dem Pazifik verschwindet, käme nie wieder vor.
Warum das Geschäft gerade jetzt abhebt, zeigt ein Besuch in der Glasgower Spire-Zentrale. Mitten im Großraumbüro, abgetrennt nur durch Glaswände, hat Unternehmer Platzer eine Satellitenfertigung aufgebaut. Acht Ingenieure in Overalls und mit Mundschutz werkeln an Arbeitstischen, auf denen elektronische Messgeräte liegen, allerlei Werkzeug – und mehrere halbfertige Satelliten, kompakt wie Schuhkartons.
Kleinsatelliten können in billigeren „Massentransporten“ ins All gebracht werden. Der Kleinsatellit BIROS des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt etwa reiste mit 19 anderen Satelliten an Bord einer indischen Rakete in den Weltraum.
Foto: dpaViele Teile dafür lassen sich bequem im Internet bestellen. Möglich machten das Bob Twiggs, Professor an der Stanford University, und Jordi Puig-Suari, Ingenieur an der California Polytechnic State University. 1999 entwickelten die beiden eine Art Baukasten für Satelliten: den Cubesat, einen Zehn-Zentimeter-Würfel. In ihn lassen sich Bordcomputer, Sensoren und Co. leicht einklinken. Alles Teile, die dank des Smartphone-Booms inzwischen Billigware sind.
Kostete der Bau eines Satelliten bisher schnell 100 Millionen Euro und der Flug noch einmal genauso viel, lässt sich ein Cubesat für 100.000 Euro basteln und für 50.000 Euro transportieren. Denn die Minisatelliten wiegen ein paar Kilogramm statt Tonnen. Zugleich entwickelt mehr als ein Dutzend Unternehmen Billigraketen, etwa SpaceX, Firefly Space Systems und Virgin Galactic in den USA. Oder Rocket Lab in Neuseeland, das seine Raketenantriebe per 3D-Drucker fertigt.
Erst im November setzte eine Raumfähre vier Spire-Satelliten aus. Die Mitarbeiter in Glasgow fieberten mit, als sich in der Schwerelosigkeit die Solarpaneele und Antennen entfalteten und ein Kreisel den Satelliten im richtigen Winkel zur Erde positionierte. Und als im Spire-Hauptquartier erste Daten eingingen – über eine der 21 Bodenstationen, die das Unternehmen weltweit platziert hat –, gab es, wie nach jedem geglückten Start, Whisky-Zimt-Likör fürs Team.
Während Fernsehsatelliten in rund 36.000 Kilometer Höhe kreisen, besiedeln Start-ups wie Spire den sogenannten Low Earth Orbit bis 2000 Kilometer Höhe. Von dort haben die Geräte das Geschehen auf der Erde gut im Blick. Sie erkennen per Kamera selbst Kanaldeckel. Via Radar erfassen sie gar Höhenunterschiede von Millimetern – so erkannten etwa Esa-Forscher, dass der Millennium Tower in San Francisco jährlich mehrere Zentimeter im Boden versinkt.
Nachteil der geringen Flughöhe: Bei 28.000 Kilometern pro Stunde überqueren die Satelliten Länder binnen Minuten. Es braucht Dutzende Trabanten, um zeitgleich den gesamten Planeten zu beobachten. Spire-Chef Platzer etwa will darum bis Ende des Jahres 100 Satelliten im All haben, um Standort, Fahrroute und Tempo jedes Schiffs zu ermitteln. So wissen Reeder, wann ihre Frachter den Hafen erreichen oder wo sie bei einem Piratenüberfall sind. Auch Ölhändler wollen die Routen von Tankern verfolgen, um Handelspreise zu berechnen.
Auch deutsche Konzerne mischen mit
Befeuert wird der Boom im All auch vom Fortschritt der künstlichen Intelligenz. Computer sind so schlau geworden, dass sie in Satellitenbildern viele Objekte weit schneller erkennen, als dies Menschen jemals möglich wäre. Das Start-up Orbital Insight etwa überwacht per Satellit 2100 Öltanks in China. Die Dächer der Tanks steigen mit dem Ölpegel. Anhand ihrer Schatten auf Satellitenfotos bestimmt Orbital Insight die Füllstände. Hedgefonds wissen dadurch, wie viel Öl China gerade bunkert.
Die Zerstörungen im Hafen von Sendai nach dem Tsunami
Die TerraSAR-X-Aufnahme vom 12. März 2011 zeigt, dass der Hafen der japanischen Stadt Sendai stark von den Tsunami-Wellen verwüstet worden ist. Die magentafarbenen Flächen zeigen den Grad der Zerstörung in Form von Geröll und Schuttablagerungen an, die blauen Flächen die überschwemmten Gebiete.
Foto: dpa - picture allianceTerraSAR-X-Aufnahme der Weihnachtsinsel
Gerade einmal 135 Quadratkilometer groß ist die "Christmas Island" - die Weihnachtsinsel. Beim Blick von Radarsatellit TerraSAR-X des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) wird eines deutlich: Auf der abgelegenen Insel wuchert der tropische Regenwald, und die Steilküste macht es Seefahrern weiterhin schwer, mit dem Boot die Insel anzufahren.
Foto: dpaRadarblick auf die Inselgruppe Santorini
Aus Aufnahmen des Radarsatelliten TerraSAR-X des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) erstellten englische Wissenschaftler eine Karte, die die Veränderungen der Inselgruppe Santorini wiedergeben. Auslöser für die Deformation ist der unterhalb der Inselgruppe liegende Santorini-Vulkan. An manchen Stellen hoben sich die Kameni-Inseln im Inneren des gefluteten Vulkankraters um acht bis 14 Zentimeter. Der Umfang des gesamten Kraters ist seit Anfang 2011 um rund 14 Zentimeter größer geworden. In der Auswertung der Radardaten zeigen Rot- und Gelbtöne, an welchen Stellen sich die Erde am stärksten hob. Die Hauptinsel Thira blieb offensichtlich von der Deformierung verschont und ist daher in Blautönen dargestellt.
Foto: Fraunhofer FHRDeutschland, Insel Sylt
Für die Erstellung dieser Aufnahme wurden drei Bilder von TerraSAR-X übereinander gelegt. Die einzelnen Datensätze wurden am 22., 24. und 27. Oktober 2007 aufgenommen. Alle Gebiete, in denen zwischen den Aufnahmezeitpunkten Veränderungen stattfanden erscheinen in Blau und Grün - insbesondere die durch die Gezeiten beeinflussten Gebiete des Wattenmeeres. Hier verändert sich durch den Wechsel zwischen Ebbe und Flut der Wasserstand von Aufnahme zu Aufnahme.
Die Landflächen erscheinen auf Grund der relativ geringen Veränderungen innerhalb der fünf Tage in Grau- und Brauntönen.
Foto: dpaÄgypten, Pyramiden von Gizeh
Die Pyramiden von Gizeh sind das einzige der sieben Weltwunder, das heute noch erhalten ist, und gleichzeitig das größte, jemals von Menschenhand geschaffene. Sie gehören zu den bekanntesten und mit über 4.500 Jahren auch ältesten Bauwerken der Menschheit. Das abgebildete Gebiet liegt auf der Westseite des Nils, am Rand der ägyptischen Wüste und circa 20 Kilometer vom Stadtzentrum von Kairo entfernt. Die Ausläufer der Metropole reichen inzwischen weit in die Wüste hinein und die Pyramiden werden allmählich durch neue Siedlungen eingeschlossen. Im Bild kann man die drei großen Pyramiden am Rand des Ortes Gizeh gut erkennen. Besonders sticht dabei das größte der Monumente heraus - die Cheops-Pyramide. Aber auch die kleineren Pyramiden heben sich im Radarbild gut ab. Südlich der Pyramiden sind Strukturen im Wüstensand sichtbar. Radarstrahlen ermöglichen unter bestimmten Bedingungen auch das Erkennen von Strukturen unter der Oberfläche - dies gilt insbesondere in Trockengebieten mit lockerem Untergrund. Diese Eigenschaft eröffnet für archäologische Fragen neue Möglichkeiten und stellt ein weiteres Forschungsgebiet für die Anwendung von TerraSAR-X-Daten dar.
Foto: dpaDeutschland, Nördlinger Ries
Das Nördlinger Ries ist eine flache, fast kreisrunde Struktur, mit etwa 20 Kilometer Durchmesser, inmitten der schwäbischen Alb. Der heute durch Erosion aufgefüllte und flache Krater ist vor etwa 15 Millionen Jahren durch den Einschlag eines Meteoriten entstanden. Im Zentrum liegt die Stadt Nördlingen, umgeben von Feldern mit landwirtschaftlicher Nutzung – die radial von der Stadt weglaufenden Strukturen dokumentieren dies. Im Zentrum des Stadtgebiets von Nördlingen ist die Ringstruktur der komplett erhaltenen Stadtmauer zu erkennen, welche die Altstadt umschließt.
Die Daten von TerraSAR-X ermöglichen detaillierte Untersuchungen feiner Strukturen, aber auch die Analyse von Oberflächenformen und Landnutzung. In dieser landwirtschaftlich intensiv genutzten Region, die auch geologisch von hohem Interesse ist, werden die Radardaten von TerraSAR-X eine wichtige Datenquelle zur Analyse und besseren landwirtschaftlichen Nutzung sein.
Foto: Fraunhofer FHRÄtna in 3D
Die erste bistatische Aufnahme der beiden Radarsatelliten TanDEM-X und TerraSAR-X zeigt den italienischen Vulkan Ätna an der Ostküste Siziliens. Links im Bild, unterhalb der Vulkanflanke, liegt die Stadt Catania, erkennbar als Ansammlung heller Punkte. Die Aufnahme, bei der die Satelliten in einem Abstand von nur 350 Metern flogen, ist weltweit die erste, die in einer so engen Satellitenformation gemacht wurde.
Foto: Fraunhofer FHRFiligrane Landschaft in der Atacama-Wüste von Chile
Neben dem Vulkangebiet der Atacama-Wüste zeigt diese TanDEM-X-Aufnahme die "Salar de Uyuni", die mit insgesamt 10.000 Quadratkilometern Umfang größte Salzpfanne der Welt. Die blaue bis dunkelblaue Farbe markiert die Salzebene als den tiefsten Bereich. Das geschulte Auge kann aus dem Höhenmodell zudem die Grenzen der Gesteinsschichten lesen. Die Kenntnis der Erdoberfläche lässt wichtige Rückschlüsse auf Entstehung und Aufbau des Geländes zu.
Foto: dpaDank kluger Algorithmen lassen sich aus dem All ganze Volkswirtschaften beobachten. Nachts etwa misst das Start-up Spaceknow die künstliche Beleuchtung in Afrika – und berechnet daraus die wirtschaftliche Entwicklung einzelner Regionen. Und in China beobachtet die Software zwei Mal pro Woche 6000 Orte und vermisst, wie viel Beton und Asphalt dort verbaut werden. Daraus berechnet Gründer Machalek einen Index der Bautätigkeit, den China Satellite Manufacturing Index, der auf Bloomberg-Terminals einsehbar ist.
Finanzmanager wollen damit Wirtschaftsflauten in China früher erkennen. Ähnlich verrät die Zahl der Autos auf Supermarktparkplätzen oder der Container im Hafen, wie gut die Geschäfte von Unternehmen oder Regionen laufen.
Auch deutsche Konzerne mischen mit beim Geschäft mit Big Data aus dem All: Der Rückversicherer Munich Re etwa nutzt ein neues Angebot von SAP. Der Walldorfer Softwarehersteller analysiert Satellitenbilder der Esa, um die Verbreitung von Waldbränden zu studieren – und Brände vorherzusagen. Die Analysen aus dem All helfen dem Versicherer, aktuelle Schäden und künftige Risiken zu kalkulieren.
Der Chemieriese Bayer wiederum hat sich mit dem US-Start-up Planetary Resources verbündet, das weltweit Felder mit Spezialkameras observieren will. „Wir erkennen, wie gesund die Pflanzen sind, ob sie Nährstoffe oder Wasser brauchen“, sagt Chris Lewicki, CEO von Planetary Resources. „Bis auf Traktorbreite können wir Landwirte Woche für Woche über den Zustand ihrer Felder informieren. Und helfen, Wasser, Dünger und Pestizide zu sparen.“
Lewicki will gar einen weltweiten Getreidezensus erstellen: „Wir wissen dann jederzeit, wie viel Mais oder Sojabohnen auf dem Planeten angebaut werden.“ Das Start-up Descartes Labs sondiert eine Million Gigabyte an Satellitenbildern, um die Weizenernte in den USA vorherzusagen. Zahlen, die für Rohstoffhändler an den Börsen relevant sind.
Keine Frage, der neue Vermessungsboom bringt auch immense Herausforderungen an den Datenschutz mit sich. Wer stellt sicher, dass einzelne Start-ups nicht demnächst jeden von uns jederzeit ausspionieren?
Das Start-up Blacksky etwa will den gesamten Planeten ab 2019 mit 60 Satelliten ablichten. Es bietet dann Satellitenbilder von jedem Punkt der Erde an, nicht älter als 90 Minuten – für 90 Dollar pro Bild. Kombiniert mit Daten aus sozialen Netzwerken, meldet eine Software Behörden oder Konzernen, wenn etwas Wichtiges passiert – etwa ein Erdbeben in der Nähe einer Autofabrik –, und liefert die Satellitenbilder dazu.
Derlei Software könnte genauso gut die Autos von Dissidenten aufspüren, Industrieanlagen ausspähen oder Ehepartnern verraten, dass da zu merkwürdiger Uhrzeit noch eine zweite Person auf der Terrasse stand. „Aus Gründen des Datenschutzes wäre es nicht wünschenswert, wenn etwa erkennbar wäre, zu welchen Zeiten ein Mensch mit dem Auto nach Hause kommt und welchen Weg er oder sie zuvor genommen hat“, sagt Andrea Voßhoff, Bundesbeauftragte für den Datenschutz und die Informationsfreiheit. „Eine solche permanente Überwachung schüchtert ein.“
Zwar gibt es in Deutschland ein Satellitendatensicherheitsgesetz: Ihm zufolge kann die Vermarktung von Satellitendaten verboten werden, wenn sie die Sicherheit des Landes gefährden. Das greift aber nur bei deutschen Satelliten. Andere Staaten oder ausländische Unternehmen dürfen deutsche Grundstücke aus dem All ablichten und die Bilder auswerten. Nur strengere internationale Abkommen könnten das beschränken.
Noch hat die Technik Grenzen
Noch haben die kosmischen Kameras zum Glück technische Grenzen, sie erkennen weder Gesichter noch Nummernschilder. Und noch helfen sie, vor allem Kriminalität zu bekämpfen. Ray Purdy etwa, Gründer des britischen Start-ups Air & Space Evidence, geht Tag für Tag via Satellit auf Verbrechersuche: Auf Satellitenbildern spürt der Weltraum-Detektiv im EU-Auftrag illegale Müllkippen auf oder weist nach, ob jemand Zäune versetzt und sich fremdes Land angeeignet hat. „In fünf bis zehn Jahren haben wir so viele Bilder und Videos aus dem All“, sagt er, „dass wir sogar Autounfälle aufklären.“
Auch wo die Polizei heute nur schwer hinkommt, helfen ihr neuerdings Satellitendaten: Indiens Behörden decken damit illegale Minen auf, Brasiliens Regierung Waldrodungen, die Menschenrechtsorganisation Satellite Sentinel Project die Zerstörung von Dörfern im Sudan.
Die Reporterin Martha Mendoza von der US-Nachrichtenagentur AP spürte auf Bildern des Anbieters DigitalGlobe 2015 gar Fischerboote in Papua-Neuguinea auf, auf denen Sklaven arbeiten mussten. Die Argusaugen im All brachten Mendoza den Pulitzer-Preis – und 2000 Gefangenen die Freiheit.