Radar ist für solche Aufgaben besonders geeignet, weil es sowohl die Nacht als auch Wolken durchdringt. Um bei einer Höhe von 200 Kilometern jedoch die gewünschte Auflösung von zehn Metern zu erzielen, wäre eigentlich eine Antenne von 700 Metern Länge nötig. Amerikanische Wissenschaftler entwickelten schon in den 50er Jahren das SAR-System (Synthetic Aperture Radar), um derartige Pläne auch technisch realisierbar zu machen. Dabei überfliegt eine kleine Antenne ein großes Gebiet. Die aufgenommen Daten werden hinterher mit der Bewegung verrechnet und täuschen so eine größere Antennenlänge vor. Das X-SAR-System an Bord der Endeavour arbeitet im Bereich von Mikrowellen bei 31,5 Zentimetern beziehungsweise einer Frequenz von 9,6 Gigahertz. Es überdeckt Streifen mit 50 Kilometern Breite. Damit erfasst es zwar nur 40 Prozent der Oberfläche, allerdings mit einer hohen Auflösung. Das zweite Radarsystem, das so genannte SIR-C-Radar (Shuttle Imaging Radar C), nimmt die Daten dagegen in Streifen von 225 Kilometern Breite auf und kartiert so die gesamte überflogene Fläche. Es arbeitet im C-Band bei einer Wellenlänge von 3,1 Zentimetern beziehungsweise einer Frequenz von 5,3 Gigahertz. Pro Sekunde werden etwa 1700 Mikrowellenpulse zur Erde gesandt.

Der zwölf Meter lange Hauptradar, der die Signale aussendet, befindet sich im Laderaum der Raumfähre. Der zweite, etwas kleinere Radar wird auf einem 60 Meter langen Mast ausgefahren. Gesteuert werden die Radarsysteme von einem Computer im Kontrollzentrum in Houston, Texas. Beide Radaraugen empfangen fast, aber eben nicht ganz zur selben Zeit die reflektierten Signale – praktisch 'in stereo'.

Die gewonnenen Rohdaten werden gefiltert, aufbereitet und anschließend im Rechner überlagert. Das Ergebnis ist ein so genanntes Interferogramm. Die Radarsignale zeigen Phasenunterschiede, da sie unterschiedlich lang bis zu ihren Empfangsgeräten unterwegs waren. Aus diesen geringfügigen Differenzen berechnen Computerprogramme die Höhe einzelner Punkte auf der Erde. Als Anhaltspunkte fließen bereits bekannte Höhenmessungen von Referenzpunkten ein. Anschließend werden die Daten mit einem erdbezogenen Koordinatensystem verknüpft, so dass jeder Messpunkt genau zuzuordnen und zu lokalisieren ist. Um auch größere Gebiete abzudecken, werden die verschiedenen Streifen einfach zu einem Mosaik zusammengesetzt – und fertig ist das digitale Höhenmodell, das in einem 30 Meter-Raster jeweils einen auf bis zu sechs Meter genau vermessenen Höhenpunkt enthält. Die bisherige Datengrundlage weist nur innerhalb eines jeden Kilometers einen auf hundert Meter genau vermessenen Punkt auf.

Die Wissenschaftler stehen allerdings vor einer riesigen Datenflut, denn pro Sekunde werden über 220 Millionen Bit aufgezeichnet. Sie schätzen, dass sie wohl etwa zwei Jahre benötigen werden, um diese Datenmenge aufzuarbeiten.

Auch früher wurden mit Radarmessungen schon räumliche Bilder erzeugt. Bisher jedoch reiste nur ein Radargerät ins All, das das Gebiet dann mehrmals nacheinander überfliegen musste. Änderten sich in den dazwischen liegenden Tagen zum Beispiel die klimatischen Bedingungen oder der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens, wirkte sich das auf die Reflexion aus, und die Daten waren unbrauchbar, denn sie konnten nicht mehr überlagert werden.

SRTM soll noch ein weiteres Problem lösen, mit dem Kartographen kämpfen. Wenn Daten von verschiedenen Geräten stammen oder einige Jahre zwischen den Aufnahmen liegen, zeigen sich an Kartenrändern beziehungsweise in überlappenden Regionen oft Ungereimtheiten. Das Projekt dagegen liefert nun nahezu weltumspannende Daten innerhalb von wenigen Tagen – eine derart einheitliche Grundlage ist für die Wissenschaftler ein wahrer Leckerbissen.

Die Daten sind grundsätzlich für jedermann frei zugänglich und können auch über das Internet bestellt werden (Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum), falls die Region bereits bearbeitet ist. Nicht nur für Forscher bieten sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten – mit exakten Höhenlinien können sie Überschwemmungsgebieten genau kartieren, kleinste Veränderungen in der Umgebung von Vulkanen oder Erdbebengebieten beobachten, Verbreitungskarten von bestimmten Vegetationstypen erstellen und vieles mehr. Digitale Geländemodelle spielen auch in der Planung und Transportwesen eine wichtige Rolle. So werden die Fernerkundungsdaten die räumliche Auflösung von so genannten Geoinformationssystemen (GIS) entscheidend verbessern. Diese Systeme verknüpfen unterschiedliche Daten wie zum Beispiel Waldbedeckung, Bodentypen und Hangneigung miteinander und lösen zunehmend die altbewährten Landkarten ab. Und auch die satellitengestützte Ortsbestimmung mit Hilfe von GPS (Global Positioning Systems) wird davon sicherlich profitieren.

Siehe auch

• Spektrum Ticker vom 4.3.1999
  "Dampfgetriebene Erkenntnis"
  (nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
  
• Spektrum der Wissenschaft 9/97, Seite 56
  "Radar-Interferometrie zur Messung der Erdkrustendynamik"
  (nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)