CarbonSat KonStellation - OHB

Information
Über OHB System AG
Die OHB System AG ist ein mittelständisches Raumfahrt-Systemhaus und gehört zur europäischen Raumfahrt- und Technologiegruppe OHB AG, in der über 2.200 Mitarbeiter in den Unternehmensbereichen „Space Systems“ und „Aerospace + Industrial
Products“ beschäftigt sind.
Die OHB System AG ist in diesem Rahmen spezialisiert auf die
Entwicklung und den Bau von Satelliten und Sicherheitsanwendungen. Das Unternehmen zählt zu den drei großen Anbietern von
Satellitensystemen in Europa. Parallel dazu hat sich die OHB System AG in ihrer 30-jährigen Firmengeschichte ausgezeichnete
Fähigkeiten auch in den Bereichen der Bemannten Raumfahrt,
der Exploration und der luftgestützten Aufklärungstechnologien
erarbeitet.
About OHB System AG
OHB System AG is a medium-sized space systems provider
belonging to the European aerospace technology group OHB AG,
which employs more than 2.200 people in the areas of “Space
Systems” and “Aerospace + Industrial Products”.
In this context, OHB System AG specializes in the development
and integration of satellites and security applications. The company is one of the 3 leading providers of satellite systems in
Europe. In parallel, in it’s 30 years of company’s history OHB
System has gained excellent experience and expertise in the
fields of Human Space Flight, Exploration and aerial reconnaissance technologies.
space Systems
Kontakt / Contact
OHB System AG, Universitätsallee 27–29
28359 Bremen, Germany
Steffen Leuthold (V.i.S.d.P. /responsible)
Unternehmenskommunikation / Corporate Communications
Phone: +49 (0)421 2020-620 / Fax: +49 (0)421 2020-9898
steffen.leuthold@ohb.de / www.ohb-system.de
CarbonSat
Konstellation
Von der Forschung zum operationellen Service
From Research to Operational Services
Klimawandel – Das Problem des 21. Jahrhunderts
Climate Change – The problem of the 21. century
Satelliten stellen fehlende globale Infos bereit
Satellites add missing global information
Globale Erwärmung
Die globale Erwärmung erhöht die Häufigkeit von Dürren, das
Auftreten von Wetterextremen, den Anstieg des Meeresspiegels
und weiteren schwerwiegenden Folgen für das Leben auf der
Erde. Ein Temperaturanstieg über +2° C könnte unser Leben
komplett verändern.
Erste Demonstration
Umweltüberwachungssatelliten können dank ihrer globalen
Abdeckung wichtige Messdaten der Quellen und Senken von CO2
und Methan liefern, um diese Wissenslücken zu schließen. Erste
globale Messungen von CO2 und Methan konnten bereits mit dem
„Scanning ImagingAbsorption Spectrometer for Atmospheric
CHartographY“ (SCIAMACHY) auf ENVISAT durchgeführt werden.
First demonstration
Thanks to their global coverage, earth observation satellites can
provide important data on sources and sinks of CO2 and Methane,
to fill these knowledge gaps. First global measurements of CO2
and Methane are already obtained, for example by the “Scanning
Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography”
(SCIAMACHY) on ENVISAT.
CO2- und Methan-Messungen aus dem Weltraum
Der Typologie von SCIAMACHY folgend, misst ein Spektrometer die
reflektierte Lichtenergie in den aus­gewählten Spektralbereichen,
die empfindlich für CO2 und CH4 sind. Die Konzentration von CO2
und CH4 in der Luftsäule entlang des Lichtwegs wird aus den Messungen mittels absorptions-spektroskopischer Methoden abgeleitet.
CO2 and Methane measurements from space
Following the typology of the SCIAMACHY instrument, a spectrometer measures the reflected light energy in the selected spectral
bands, which are sensitive to CO2 and CH4. The concentration of CO2
and CH4 in the air column along the light path can than clearly be
derived from the measurements via absorption spectroscopy.
Die Zunahme der Treibhausgase ist der Treiber der globalen
Erwärmung. CO2 und Methan sind die beiden wichtigsten Treibhausgase, wobei CO2 zu 60 % und Methan zu 20 % für die globale
Erwärmung seit der industriellen Revolution verantwortlich sind.
Antworten auf mehrere wichtige offene Fragen zu den Quellen
und Senken von CO2 und Methan sind essenziell für die Bereitstellung notwendiger verlässlicher Informationen:
•Wie viel CO2 nehmen die Wälder und Ozeane (Senken) auf?
•Wie werden diese Senken auf ein verändertes Klima
reagieren? Werden die heutigen Senken zu Quellen?
•Wie viel Methan setzt der auftauende Permafrostboden frei?
•Wie ist die Verteilung von natürlichen und ­
anthro­po­genen Quellen bzw. Senken?
•Wer emittiert wie viel (Quellen)? Stimmen die ­berichteten
Emissionen?
Predicted surface temperature according to IPCC 2007
(Intergovernmental Panel on Climate Change)
Global surface warming (°C)
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
Global Warming
Global Warming increases the incidence of droughts, occurence
of weather extremes, sea level rise and other severe consequences for life on Earth. A temperature rise above +2° C could change
our life completely.
The increase of greenhouse gases is the main drivers of global
warming. CO2 and Methane are the two most important of these
greenhouse gases, were CO2 accounts for 60 % and Methane for
20 % of the climate change effect since the industrial revolution.
Answers to several important open questions about the sources
and sinks of CO2 and Methane are essential to provide neccesary
information for reliable climate predications:
•How much CO2 is absorbed by forests and oceans (sinks)?
•How will the sinks react to a changing climate?
Will today‘s sinks turn into sources?
•How much Methane is emitted from melting ­permafrost soil?
•What is the distribution of natural and anthropogenic
sources and sinks?
•Who emits how much (sources)? Are the reported
emissions correct?
Factors influencing our future climate
Economy?
Post-SRES range (80 %)
B1
A1T
B2
A1B
A2
A1FI
Year 2000 constant
concentration
20 th century
Technology?
?
1.0
2000
2100
A1FI
A2
A1B
B2
A1T
B1
-1.0
1900
+2° C Limit
CO 2 sources?
0
Year
Population?
CO 2 sinks?
CH 4 sources?
Vorschlag: CarbonSat
Proposal: CarbonSat
CarbonSat und CarbonSat-Konstellation
CarbonSat and CarbonSat constellation
CarbonSat
Basierend auf den Erfahrungen und Lehren aus ­SCIAMACHY,
schlagen wir das CarbonSat-Konzept für die optimierte CO2- und
Methan-Überwachung mit ­signifikant erhöhter räumlicher Auflösung vor, welches in der Lage sein wird, Hot-Spot-Messungen von
zum Beispiel Kraftwerken, Stahlwerken, Städten und Vulkanen zu
liefern. Eine hohe räumliche Auflösung hilft ­zusätzlich, die Anzahl
wolkenfreier Messungen zu er­höhen, wodurch es erstmals möglich sein wird, die ­natürlichen und anthropogenen Quellen und
Senken räumlich zu unterscheiden. Die ausgewiesene verbesserte
spektrale Auflösung und ein höheres Signal-­zu-Rausch-Verhältnis
steigern die Genauigkeit der genannten CO2- und Methan-Messungen.
CarbonSat
Based on the experience and lessons learned from SCIAMACHY,
we propose the satellite concept CarbonSat, which is optimized
for CO2 and Methane monitoring with significant increased spatial
resolution, enabling Hot Spot measurements of for example
power plants, steelworks, cities and volcanoes. The increased
resolution additionally helps the satellite to increase the number
of cloud free observation measurements, enabling spatial differentiation of natural and anthropogenic sources and sinks for the
first time. A designated higher spectral resolution and signal-tonoise ratio increases the accuracy of the mentioned CO2 and
Methane measurements.
Spezifikation
Spektrale Kanäle Auflösung
Streifenbreite
Missiondauer
Satellitengewicht
Übertragungsrate
Energieverbrauch
Specification
Spectral bands Resolution
Swath width
Mission life time
Satellite mass
Downlink rate
Power avg.
Leistung
NIR: 0,045 nm @ 0,76 µm
SWIR-1: 0,3 nm @ 1,6 µm
SWIR-2: 0,1 nm @2,0 µm
2 km x 2 km
500 km
7 Jahre
750 kg Klasse
320 Mbit/s
400 W
CarbonSat im Vergleich mit aktuellen und geplanten CO2- und/oder
CH4-Missionen:
CarbonSat in comparison with current and planned CO2 and/or
CH4 Missions:
Spatial resolution and coverage
CarbonSat
2 km x 2 km
GOSAT
10 km
OCO
1 km x 1,5 km
Laser
1 km x 100 km
SCIAMACHY
30 km x 60 km
Performance
NIR: 0.045 nm @ 0.76 µm
SWIR-1: 0.3 nm @ 1.6 µm
SWIR-2: 0.1 nm @ 2.0 µm
2 km x 2 km
500 km
7 years
750 kg class
320 Mbit/s
400 W
CarbonSat wird dringend benötigt
Da keine der aktuellen oder geplanten zukünftigen ­Missionen
gleichzeitig CO 2 und Methan mit hoher räumlicher Auflösung,
guter Abdeckung und guter Genauigkeit erfasst, wird CarbonSat
dringend benötigt. ­CarbonSat erreicht eine hohe Auflösung von
2 km x 2 km und eine gute Abdeckung von 500 km mit modernster
zur Verfügung stehender Technik. Um verlässliche und zeitnahe
operative Dienste bereitstellen zu können, ­beinhaltet das CarbonSat-Konzept eine Erweiterungsmöglichkeit zu einer Mehrfach-Satelliten-Mission.
CarbonSat is urgently needed
Since none of the current or planned future missions will achieve
CO2 and Methane detection with high ­spatial resolution, good coverage and good accuracy at the same time, CarbonSat is urgently
needed. CarbonSat achieves a high spatial resolution of 2 km x
2 km and good coverage of 500 km with the state of the art technology available. To provide more reliable and timely operational
services the CarbonSat concept includes a possible extension to a
multi satellite mission.
Vorteile und internationale Auswirkungen
Benefits and the international impacts
CarbonSat-Konstellation – Täglich globale Abdeckung
Eine Konstellation aus fünf CarbonSat-Satelliten bietet tägliche
globale CO2- und Methan-Messungen überall auf der Erde. Die
kombinierte Abdeckung der Konstella­tion beträgt 2.500 km in
einer einzelnen Orbit-Phase, was zu einer täglichen globalen
Abdeckung führt. Das ermöglicht eine globale, hochfrequente,
hochauflösende und hoch akkurate Messung.
CarbonSat Constellation – Global Daily Coverage
A constellation of five CarbonSat satellites provides daily global
CO2 and Methane measurements everywhere on Earth. The combined ground coverage of the constellation is equal to 2,500 km on
ground, obtained in a single orbit phase, leading to a complete
global coverage per day. This is mandatory to provide global,
more frequent, high resolution and accuracy improved measurements.
International koordinierte Konstellation
Jede Nation trägt einen Satelliten bei, kontrolliert durch eine
eigene Bodenstation. Um eine globale tägliche Abdeckung zu
gewährleisten, koordiniert das Constellation Coordination Centre
(CCC) die internationale Konstellation in punkto Betrieb und
internationaler Datenbereitstellung und -verteilung
Internationally Coordinated Constellation
Each nation contributes one satellite controlled by its own ground
station. To provide global daily coverage the Constellation Coordination Centre (CCC) coordinates the constellation operation and
international data distribution.
CarbonSat-Produktbeispiele für CO2
Hochauflösende Karten der CO2-Konzentration und Überwachung
der Hot-Spot-Emissionen von zum Bei­spiel Kraftwerken, Stahlwerken, Städten, Vulkanen.
CarbonSat Product Examples for CO2
High resolution CO2 Concentration maps and Hot spot monitoring
of emissions of for example Power plants, Steelworks, Cities and
Volcanoes.
CarbonSat-Produktbeispiele für Methan
Hochauflösende Karten der Methan-Konzentration und Überwachung der Hot-Spot-Emissionen von zum Bei­s piel Pipelines,
Kompressor-Stationen, Deponien/Abfällen, Ozeanischen Quellen, Öl- und Gasfeldern, Schlamm­vulkanen.
CarbonSat Product Examples for Methane
High Resolution Methane concentration maps and Hot spot monitoring of emissions of for example Pipelines, Compressor Stations, Landfills/Waste, Seeps, Oil & Gas Fields, Mud Volcanoes.
Mit der CarbonSat-Konstellation werden wir die ersten sein, die
die CO2- und Methan-Überwachung von der Demonstration zum
operationellen Betrieb mit globalen, kurzperiodischen, hochauflösenden und hochgenauen Messungen führen werden.
With CarbonSat Constellation, we will be the first, ­leading the CO2
­ nd Methane monitoring from demonstration to operational
a
sevices with global, high frequent, high resolution and accurate
measurements.
Dies führt zu einem besseren Verständnis der Quellen und Senken
von CO2 und Methan, zur zuverlässigeren Vorhersage der klimatischen Änderungen und zu einer zusätzlichen Unterstützung
zukünftiger Umweltprotokolle (post Kyoto). Die CarbonSat-Konstellation wird in der Lage sein, unabhängige und transparente
Daten zur Verifikation von CO2- und Methan-Emissionen zu liefern
und Methan-Emissionsminderung durch unabhängige Dokumentation zu fördern und konsequente Durchsetzung zu erwirken.
This enables a better understanding of the sources and sinks of
CO2 and Methane to provide reliable climate change predictions
and in addition to support the up­­coming environmental protocols
(post Kyoto). ­CarbonSat Constellation will be able to provide independent and non-intrusive CO2 and Methane emissions verification with transparency and therefore helps on reaching international agreements on CO 2 and Methane emission reduction
through independent data and consequent enforcement.
Das vorgeschlagene CarbonSat-Konstellations­kon­sor­tium wird
es jedem Teilnehmer ermöglichen für nur einen Satelliten zu zahlen, aber auf die gesamte Konstellation und den damit verbundenen operationellen Service zurückgreifen zu können. Mit Teilnehmern aus Industrie- und Entwicklungsländern wird es möglich
sein, Wissenstransfer anzuregen und Hilfe beim Etablieren eines
gemeinsamen Verständnisses des Klima­wandels zu leisten. Bei
Interesse zur Teilnahme an der ­CarbonSat-Konstellation kontaktieren Sie bitte die OHB System AG.
The proposed CarbonSat Constellation Consortium will enable
each member to pay one satellite but access the entire constellation and its operational services. With members from both developed and developing countries, it will be possible to encourage
knowledge transfer and help to establish common understandings
of the climate change. Interest in participation in the CarbonSat
Constellation, please contact OHB System AG.
Sofortiges Handeln ist dringendst erforderlich um für einen frühestmöglichen Betrieb der CarbonSat-Konstellation bereit zu sein.
Urgent actions needed now to be ready for operation of the
­CarbonSat Constellation as soon as possible.