Das Hochauflösende Erdbeobachtungssystem Chinas (), kurz Gaofen-Projekt (高分专项, Pinyin Gāofēn Zhuānxiàng), wegen der englischen Bezeichnung China High-resolution Earth Observation System oft „CHEOS“ abgekürzt, ist ein von der Nationalen Raumfahrtbehörde Chinas und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften betriebenes Projekt zur globalen Erdbeobachtung. Das System besteht aus Satelliten mit einer Auflösung von bis zu 10 cm (Gaofen 11) in diversen Umlaufbahnen sowie mehreren Rechenzentren.
Geschichte Gaofen gehört zu den ersten 16 Projekten, die mit dem im Februar 2006 vom Staatsrat der Volksrepublik China verabschiedeten „Grundriss eines nationalen Programms für die mittel- und langfristige Entwicklung von Wissenschaft und Technologie (2006–2020)“ (《国家中长期科学技术发展规划纲要（2006–2020年）》) in die Liste der Nationalen wissenschaftlich-technischen Großprojekte aufgenommen wurden. Dies ermöglichte eine Förderung des Projekts aus vom Finanzministerium bereitgestellten Mitteln des 11. Fünfjahresplans (2006–2010). Die tatsächliche Genehmigung durch den Staatsrat erfolgte jedoch erst Anfang 2010, ganz am Ende des Fünfjahresplans. Obwohl Gaofen primär zivilen Zwecken dient, fällt es als Raumfahrtprojekt in die Zuständigkeit der Volksbefreiungsarmee, die über die Hauptabteilung Satellitenstarts, Bahnverfolgung und Steuerung der Strategischen Kampfunterstützungstruppe auch die Infrastruktur für das Projekt zur Verfügung stellt. Daher übernahm die Nationale Behörde für Wissenschaft, Technik und Industrie in der Landesverteidigung in ihrer Manifestation als Nationale Raumfahrtbehörde Chinas die Leitung des Projekts („Nationale Raumfahrtbehörde“ ist eine für die Außendarstellung häufig gewählte Alternativbezeichnung für die Wehrtechnik-Behörde).
Im März 2010 wurde am Sitz der Behörde im Pekinger Stadtbezirk Haidian zusätzlich zu dem seit 2004 existierenden Zentrum für Prüfung und Genehmigung von Fernerkundung aus dem Weltall das „Zentrum für Erdbeobachtung und Daten“ eingerichtet, mit dem Auftrag, den Aufbau des Hochauflösenden Erdbeobachtungssystems zu organisieren. Nach Inbetriebnahme des Systems war das Erdbeobachtungs-Zentrum für die Weiterverarbeitung der von den Satelliten gelieferten Daten, ihre Vermarktung und technische Beratung für Kunden zuständig, ebenso für internationale Kooperation. So versorgte das Erdbeobachtungs-Zentrum zum Beispiel Pakistan nach dem schweren Erdbeben mit 386 Toten in Belutschistan vom 24. September 2013 mit Bildern des Satelliten Gaofen 1, die mit vor dem Erdbeben aufgenommenen Bildern verglichen wurden, um die zerstörten Gebiete zu identifizieren und dorthin gezielt Rettungsmannschaften zu schicken. Primär sollten jedoch das Ministerium für Bodenressourcen, das damalige Ministerium für Umweltschutz und das Landwirtschaftsministerium der Volksrepublik China Nutzer des Systems sein. Ab dem 13. Fünfjahresplan (2016–2020) wurden die Satellitenbilder außerdem verstärkt zur effizienten Planung und Bauüberwachung von Infrastrukturprojekten wie Straßen und Flughäfen verwendet, auch um sich zum Beispiel über die geologische Stabilität von angeschnittenen Hängen etc. zu versichern.
Ursprünglich sollten zwischen 2013 und 2016 fünf Satelliten gestartet werden. Im Jahr 2015 wurde die Zahl der geplanten Satelliten jedoch im Zusammenhang mit der 2013 von Xi Jinping initiierten Neuen Seidenstraße und den assoziierten Infrastrukturprojekten in Afrika und Asien auf 14 erhöht. Die beiden Satelliten vom Typ Gaofen 11 besitzen, ebenso wie Gaofen 12, Geräte zur schnellen Zweiweg-Datenübertragung, fungieren also neben ihrer Hauptaufgabe der Erdbeobachtung auch als Kommunikationssatelliten. Daher spricht man von Gaofen heute auch als „Weltraumgestützter Informationskorridor Neue Seidenstraße“ (“一带一路”空间信息走廊). Im Prinzip werden die Bilder der Satelliten Gaofen 1 (ohne Gaofen 1-02 bis 04) bis Gaofen 6 ohne weiteres an die Öffentlichkeit weitergegeben, während die später im Zusammenhang mit der Neuen Seidenstraße gestarteten Satelliten speziellen Zwecken dienen. Einen Sonderfall stellt eine Hilfsaktion im Dezember 2022 dar, wo der Regierung von Madagaskar nicht über die Neue Seidenstraße, sondern über das Welternährungsprogramm der Vereinten Nationen von Gaofen 7 mit einer Auflösung von 65 cm gemachte Aufnahmen vom Süden der Insel zur Verfügung gestellt wurden, um die dortigen Behörden bei der Planung der Landnutzung und der Betreuung von Projekten zu unterstützen.
In dem 2006 dem Staatsrat vorgelegten Konzept des Gaofen-Projekts war man davon ausgegangen, 60 % der damals aus dem Ausland importierten Satellitenbilder durch die Gaofen-Satelliten ersetzen zu können (die frühen CBERS-Satelliten hatten mit ihrer besten Kamera nur eine Auflösung von 20 m). Ende 2020 wurden dann jedoch bereits 85 % der in China benötigten Satellitenbilder von Gaofen geliefert, das Nationalarchiv für Fernerkundungsdaten und -informationen hatte einen Datenbestand von 1500 PB. Hier ein Überblick über die Zahl der bis zum 31. Oktober 2023 an Nutzer verschickten Bilder der bis 2020 aus dem Fonds für Nationale wissenschaftlich-technische Großprojekte finanzierten, öffentlichen Satelliten:
Satellit gestartet Bilder Gaofen 1 26. April 2013 17.753.724 Gaofen 2 19. August 2014 19.339.778 Gaofen 3 9. August 2016 2.582.941 Gaofen 4 28. Dezember 2015 3.161.435 Gaofen 5 8. Mai 2018 985.152 Gaofen 6 2. Juni 2018 2.306.846 Gaofen 7 3. November 2019 1.205.298
Gaofen-Satelliten Es gibt insgesamt 14 Typen von Gaofen-Satelliten, wobei Gaofen 1 bis Gaofen 7 rein zivilen Zwecken dienen, während Gaofen 8 bis Gaofen 14 Dual-Use-Satelliten sind, die von der Volksbefreiungsarmee und verbündeten Armeen in den Partnerländern der Neuen Seidenstraße mitbenutzt werden.
Gaofen 1 und Gaofen 6 Die von der Shanghaier Akademie für Raumfahrttechnologie auf der Basis des CAST2000-Satellitenbusses der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie hergestellten Satelliten der Gaofen-1-Serie besitzen je eine panchromatische Kamera mit 2 m Auflösung und eine Multispektralkamera mit 8 m Auflösung, die zusammen eine Schwadbreite von 69 km abdecken, wobei sie sich auf 1 km überlappen. Der am 26. April 2013 gestartete erste Satellit der Serie, Gaofen 1, besitzt außerdem noch einen multispektralen Bildgeber mit 16 m Auflösung, der mit vier Weitwinkelkameras Aufnahmen bei 0,45 – 0,52 µm (blau), 0,52 – 0,59 µm (grün), 0,63 – 0,69 µm (rot) und 0,77 – 0,89 µm (nahes Infrarot) macht. Die kombinierte Schwadbreite dieses Bildgebers beträgt bei Aufnahmen senkrecht von oben 830 km. Der am 2. Juni 2018 gestartete Gaofen 6 ist im Prinzip baugleich mit Gaofen 1. Er besitzt ähnliche Kameras mit derselben Auflösung, wobei hier die panchromatische und die Multispektralkamera eine kombinierte Schwadbreite von mehr als 90 km abdecken, der multispektrale Bildgeber mit 16 m Auflösung hat eine Schwadbreite von 800 km.
Gaofen 6 und der am 26. April 2013 gestartete Gaofen 1 bilden neben ihrer Rolle im Hochauflösenden Erdbeobachtungssystem auch eine Konstellation mit den beiden Satelliten Huanjing 2A und Huanjing 2B, die Kameras von mittlerer Auflösung besitzen und im Auftrag des heutigen Ministeriums für Ökologie und Umwelt sowie des Ministeriums für Katastrophenschutz an entgegengesetzten Punkten einer identischen sonnensynchronen Umlaufbahn um die Erde kreisen. Die vier Satelliten ergänzen sich mit ihren Aufnahmen gegenseitig. Das gesamte Festlandsgebiet Chinas ist alle drei Monate mit einer Auflösung von 2 m vollständig dokumentiert, Nordchina jeden Monat. Im Jahr 2023 war neben geologischen Untersuchungen die Hauptaufgabe der vier Satelliten die Überwachung der Landnutzung, vor allem was die illegale Umwandlung von Ackerland in Bauland sowie die ebenfalls illegale Umstellung von Getreideanbau auf profitablere Nutzpflanzen betraf.
Gaofen 2 Der am 19. August 2014 gestartete Gaofen 2 ist wie die Satelliten der Gaofen-1-Serie ein optischer Erdbeobachtungssatellit in einer sonnensynchronen Umlaufbahn. Dieser Satellit wurde vollständig von der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie auf der Basis ihres CS-L3000A-Busses (eine Ableitung der bei den chinesischen Ziyuan-Satelliten verwendeten Phönixauge-2-Plattform) entwickelt und gebaut. Er besitzt zwei identische Kameras mit einer Auflösung von jeweils 80 cm (panchromatisch) und 3,2 m (multispektral). Jede der beiden Kameras hat eine Schwadbreite von 23 km, was in Kombination bei leichter Sichtfeldüberlappung eine Gesamtbreite von 45,3 km ergibt. Gaofen 2 war Chinas erster wirklich hochauflösender Erdbeobachtungssatellit mit einer Auflösung von unter 1 m.
Gaofen 3 Der von der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie hergestellten Satelliten vom Typ Gaofen 3 beruhen auf dem ebenfalls von der Phoenixauge-2-Plattform abgeleiteten Bus CS-L3000B, auch bekannt als ZY1000B, besitzen aber keine Kamera, sondern ein Synthetic Aperture Radar mit einer in vier Paneele unterteilten Phased-Array-Antenne von insgesamt 15 × 1,23 m, die auf 5,4 GHz (C-Band) sendet. Dadurch ist der Satellit bei nahezu allen Wetterbedingungen einsatzfähig und kann zum Beispiel während der sommerlichen Regenzeit durch eine geschlossene Wolkendecke Aufnahmen von Überschwemmungsgebieten machen. Es sind zwölf verschiedene Beobachtungsmodi mit horizontaler, vertikaler oder kombinierter Polarisation möglich. Die Auflösung variiert von 1 m horizontal und 90 cm vertikal bei einer Schwadbreite von 10 km im Scheinwerfer-Modus bis 500 m horizontal und 350 m vertikal bei einer Schwadbreite von 650 km im globalen Modus.张庆君: 高分三号卫星总体设计与关键技术. In: Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, Vol. 46, No. 3, März 2017, S. 270.
Der am 9. August 2016 gestartete Gaofen 3, der am 22. November 2021 gestartete Gaofen 3-02 und der am 6. April 2022 gestartete Gaofen 3-03 nehmen alle drei eine sonnensynchrone Umlaufbahn von 755 km Höhe ein und bilden eine Konstellation, mit der jeder Punkt der Erde einmal pro Tag beobachtet werden kann. Gaofen 3-02 besitzt zusätzlich zum Radar noch einen Empfänger für die Signale des Automatic Identification Systems von Schiffen, die er gleich an Bord in Echtzeit verarbeitet. Dies verbessert die Überwachung der von China beanspruchten Seegebiete in Bezug auf Fischereirechte etc. und dient auch zur Beobachtung von Schiffsunfällen und dadurch verursachten Umweltschäden.
Gaofen 4 und Gaofen 13 Der von der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie auf der Basis des SAST9000-Busses der Shanghaier Akademie für Raumfahrttechnologie hergestellte, 4,6 t schwere Gaofen 4 ist mit einer vom Forschungsinstitut für weltraumbezogenen Maschinenbau und Elektrotechnik Peking entwickelten Kamera ausgerüstet, die hinter einem gemeinsamen optischen System CCD-Sensoren für sichtbares Licht und für Infrarotlicht besitzt. Die Auflösung im sichtbaren Spektrum beträgt 50 m, im Infrarot-Bereich 400 m. Von seiner geostationären Position bei 105,7° östlicher Länge aus überwacht der Satellit ein Areal von 7000 × 7000 km zwischen dem Persischen Golf und Australien, innerhalb dessen er Gebiete von Interesse in einer Größe von 400 × 400 km fotografieren kann. Der am 11. Oktober 2020 gestartete Gaofen 13 ist im Prinzip baugleich mit Gaofen 4, besitzt aber eine bessere Optik, die von seiner geostationären Position bei 117,9° östlicher Länge aus einer Höhe von 36.000 km eine Auflösung von 15 m ermöglicht. Am 17. März 2023 wurde der von der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie hergestellte Gaofen 13-02 gestartet.
Gaofen 5 Der von der Shanghaier Akademie für Raumfahrttechnologie auf der Basis ihres SAST5000B-Busses hergestellte, 2,7 t schwere Gaofen 5 ist neben einer Hyperspektralkamera und einem multispektralen Bildgeber für sichtbares und infrarotes Licht zur Beobachtung der Erdoberfläche mit vier Nutzlasten zur Untersuchung der Atmosphäre ausgestattet: Treibhausgas-Monitor zur Messung des Kohlenstoffdioxid- und Methan-Profils mit einer Auflösung von 10,3 km und einer Schwadbreite von 800 km