Maapallon vartijat

Vain muutamaa kuukautta Gaian laukaisun jälkeen on jälleen vuorossa ESAn uuden satelliitin laukaisu: nyt matkaan lähteen Sentinel 1, uuden sukupolven kaukokartoitussatelliitti.

Sentinel 1 on tutkasatelliitti ja eräällä tapaa maailman suurimman ympäristösatelliitti Ensivatin seuraaja. Siinä missä vuonna 2002 laukaisu Envisat oli suuri ja varustettu kymmenellä tehokkaalla eri tavoin Maata ja sen ympäristöä havainneella mittalaitteella, on Sentinel 1 pienempi ja siinä on mukana vain tutka: pilvien läpi näkevä, mantereita, meriä ja jäätiköitä kartoittanut tutka oli kenties Envisatin tärkein havaintolaite.

Nyt tutka on paitsi parempi, lähetetään niitä peräti kaksi avaruuteen, sillä Sentinel 1 koostuu kahdesta satelliitista. Niistä ensimmäinen, Sentinel 1A on lähdössä nyt ja sen sisarsatelliitti, samanlainen Sentinel 1B seuraa sitä ensi vuonna. Näin satelliitit pystyvät keräämään havaintoja yhdessä tuplanopeudella ja vaikka toinen satelliiteista sammuisi, olisi toinen käytössä senkin jälkeen.

Sentinel 1 laukaistaan lähes Maan napojen kautta kulkevalle ns. aurinkosynkroniselle kiertoradalle, joka korkeus on keskimäärin 693 km. Itse satelliitti on 2,8 metriä pitkä, 2,5 m leveä ja 4 metriä korkea laatikko, mistä sojottaa sivuille kaksi kymmenmetristä aurinkopaneelia sekä alaosassa 12 metriä pitkä tutka-antenni.

Tutka on niin sanottu SAR-tutka, Synthetic Aperture Radar, eli suuren laskennallisen läpimitan tutka. Tämä tarkoittaa sitä, että tutkamittauksissa käytetään hyväksi satelliitin liikkumista ja matematiikkaa: kun satelliitti kulkee eteenpäin radallaan ja se kuvaa koko ajan allaan olevaa maastoa, voidaan useiden satojen metrien päässä toisistaan otettujen tutkamittausten kaiut käsitellä yhdessä aivan kuin ne olisi tehty yhdellä suurella, satoja metriä halkaisijaltaan olevalla antennilla. Näin tutkan tarkkuus on paljon parempi kuin olisi yhden 12-metrisellä antennilla varustetun perinteisen mikroaaltotutkan.

Parhaimmillaan tutkakuvat ovat tarkkuudeltaan viiden metrin luokkaa, jolloin kuvauskaista satelliitin alla on 250 km leveä. Sentinel 1 voi myös kartoittaa laajasti, noin 400 km leveää siivua Maan pinnalta allaan, jolloin resoluutio on 40 m.

Satelliitin tietoja voidaan ottaa vastaan Huippuvuorilla, Italian Materassa ja Maspalomasin antennilla Gran Canarian lomasaarella. Samoin Kiirunassa, Ruotsissa, oleva ESAn maa-asema voi ottaa vastaan sen kuvia, mutta Kiirunan päätehtävä on toimia Sentinel 1:n lennonjohtona.

Sentinel 1:n uutuus on laserlinkki, jonka kautta se voi lähettää tietojaan rutiininomaisesti ESA:n EDRS-järjestelmän kautta. European Data Relay System, eli Eurooppalainen tietojenvälitysjärjestelmä tulee koostumaan neljästä vastaanotin-lähettimestä, jotka asennetaan geostationaariradalle laukaistaviin tiedonvälityssatelliiteihin. Ensimmäinen EDRS-laite on mukana Eutelsat 9B -satelliitissa, joka laukaistaan avaruuteen ensi vuonna. Laitteiden avulla ESAn satelliitit voivat lähettää tietojaan laserlinkillä johonkin kolmesta laservastaanottoasemasta, jotka sijaitsevat Weilheimissä, Saksassa, Redussa, Belgiassa ja Harwellissä, Iso-Britanniassa.

Tässäkin mielessä Sentinel 1 on uuden ajan avaus.

Kuva: Sentinel-1

Kokonainen perhe satelliitteja ja mittalaitteita

Sentinel 2 on optisen alueen kaukokartoitussatelliitti, joka kameralaitteisto kuvaa maanpintaa 13 kanavalla ja pystyy parhaimmillaan 10 metrin kuvaustarkkuuteen. Kyseessä on myös satelliittien sarja, ja tarkoitus on laukaista samantyyppinen satelliitti avaruuteen joka kolmas vuosi ensi vuodesta alkaen.

Sentinel 3 keskittyy puolestaan tutkimaan meriä kolmella mittalaitteella: tutkakorkeusmittari määrittää tarkasti merenpinnan korkeutta, radiometri mittaa meren pintalämpötilaa ja yksi laite kuvaa meressä olevan klorofyllin määrää periaatteessa katsomalla minkä värinen meren pinta on. Sama laite voi myös kartoittaa maa-alueiden kasvustoa. Näitäkin laukaistaan useampia, ensimmäinen todennäköisesti tämän vuoden lopussa.

Sentinelit 4 ja 5 eivät ole satelliitteja, vaan ne ovat EUMETSATin uuden sukupolven sääsatelliitteihin asennettavia ilmakehää ja sen kaasuja mittaavia tutkimuslaitteita. Näistä Sentinel 5 on uudenlainen otsonimittari, jonka periaatetta tutkitaan erillisellä satelliitilla, Sentinel 5 Precursor -satelliitilla. Se on tarkoitus laukaista vuonna 2015, ja sen ainoa mittalaiten on TROPOMI -niminen otsonihavaintolaite. Tämä Hollannin ilmatieteen laitoksen kehittämä laite perustuu NASAn EOS-Aura-satelliitissa olevaan OMI-instrumenttiin, ja kuten OMIn tapauksessa, myös TROPOMIn eräs käyttäjistä on Ilmatieteen laitos.

Avoin järjestelmä

Sentinel 1 on osa rakenteilla olevaa eurooppalaista Copernicus -järjestelmää, mistä Sentinel-satelliitit ovat vain yksi osa. Tavoitteena on havaita jatkuvasti maanpintaa, ilmakehää, meriä ja jäätiköitä sekä muodostaa niistä koko ajan päivittyvä, reaaliaikainen kuva.

Copernicus on Euroopan Komission johtama hanke, missä ESA vastaa sen avaruussegmentistä. Suunnitteilla olevien satelliittien lisäksi tietoja kerätään jo nyt avaruudessa olevista satelliiteista - kaikkiaan mukana on yli 30 laitetta avaruudessa.

Sentinel 1:n tutka sopii erinomaisesti esimerkiksi merijään, merillä olevien tuulien sekä aaltojen, öljylauttojen, maankäytön  ja tulva-alueiden havaitsemiseen avaruudesta. Sen kuvista voidaan saada paitsi tieteellisesti kiinnostavia tietoja, niin myös tukea esimerkiksi tulvatuhojen kartoittamisessa ja maanjäristysten pelastustöissä.

Sääsatelliitit ovat eräänlainen esikuva Sentinel-satelliiteille, sillä samaan tapaan kuin säätä havaitaan koko ajan avaruudesta ja näiden tietojen perusteella voidaan tehdä sääennusteita, voidaan nyt maankäyttöä, meriä ja jäätiköitä havaita jatkuvasti ja rutiininomaisesti. Siinä missä nyt satelliittikuvat esimerkiksi Euroopasta ovat usein vanhentuneita, voidaan pian satelliittikuvakarttaa ylläpitää lähes reaaliaikaisena. Muun muassa luonnononnettomuustilanteissa tästä on suuri apu.

Tiedot satelliiteista ovat ilmaisia kaikille, ympäri maailman; tällä voi olla hyvinkin suuria ja merkittäviä vaikutuksia meidän jokaisen elämään, sillä Copernicus tulee demokratisoimaan satelliittikuvat. Niihin pohjaavien palveluiden määrä tulee lisääntymään lähitulevaisuudessa ratkaisevasti.


Juttuja samasta aiheesta