ESA-blog

Eurooppalainen satelliittinavigaatiojärjestelmä Galileo täydentyy jälleen: nyt laukaisuvuorossa ovat jo satelliitit numeroiltaan 11 ja 12.

Niitä kuljettavan Sojuz-kantoraketin on tarkoitus lähteä matkaan tänään torstaina klo 13:51 Suomen aikaa Kouroun avaruuskeskuksesta.

Kyseessä on kuudes Galileo-järjestelmän satelliittien laukaisu ja jo kolmas tänä vuonna. Tämä on 13. Kouroun avaruuskeskuksesta laukaistava venäläinen Sojuz-raketti.

Lopullisessa Galileo-järjestelmässä on 30 satelliittia kolmella erilaisella kiertoradalla, jotta koko ajan joka puolelta maailmaa olisi muutama satelliitti näkyvissä horisontin yläpuolella. Näistä 24 on koko ajan käytössä ja kuusi satelliittia on varalla.

Nyt jo kolmasosa näistä satelliiteista on jo avaruudessa, kaksi lisää laukaistaan tänään ja 14 tulevaa satelliittia on jo eri vaiheissa valmistusta. 

Näiden kahden satelliitin jälkeen enää kaksi satelliittia lisää laukaistaan Sojuz-raketilla, joka pystyy viemään avaruuteen vain kaksi 700-kiloista satelliittia kerrallaan. Sen jälkeen laukaisuihin käytetään Ariane 5 -kantorakettia, joka pystyy kuljettamaan neljä yhdellä laukaisulla.

Näin satelliitteja saadaan taivaalle nykyistä tehokkaammin ja Galileo-järjestelmä saadaan käyttöön vuonna 2019, jos kaikki sujuu hyvin. Rajoitettu käyttö ja systeemin testaaminen alkoi jo viime vuonna ja jatkuu koko ajan paremmin sitä mukaan kun satelliittien määrä avaruudessa kasvaa.

Euroopan avaruusjärjestö suunnittelee maapallon kasvillisuuden terveydentilan seurantaa tarkkailemalla himmeää hohdetta, fluoresenssia, jota kasvit vapauttavat muuntaessaan auringonvaloa ja ilmakehän hiilidioksidia energiaksi.

Kotiplaneettamme kasvillisuuden tilaa ja siihen kohdistuvia rasituksia koskeva tieto on tärkeää, sillä kaiken aikaa kasvava väkiluku asettaa yhä suurempia vaatimuksia ravinnon- ja rehuntuotannolle.

Työteliään valintaprosessin tuloksena päädyttiin satelliittiin, joka on ESAn Earth Explorer -ohjelman kahdeksas tekokuu. Sen laukaisun on määrä tapahtua vuoteen 2022 mennessä.

Samalla kun FLEX-satelliitti eli Fluorescence Explorer välittää tietoa kasvillisuuden tilasta, se auttaa ymmärtämään paremmin hiilen siirtymistä kasvien ja ilmakehän välillä, sekä yhteyttämisen vaikutuksia hiilen ja veden kiertoon.

Ilmakehän hiilidioksidin ja auringonvalon muuntuminen yhteyttämisessä energiapitoisiksi hiilihydraateiksi on yksi Maan elämän perusprosesseista, josta me kaikki olemme riippuvaisia.

Vaikka useimmat ovat kuulleet yhteyttämisestä, se muodostuu äärimmäisen mutkikkaasta tapahtumaketjusta. Kasvi- ja leväsoluissa on kaksi erilaista "aurinkovoimalaa", jotka toimivat perätysten. Ne keräävät auringonvalon energiaa ja tuottavat kemiallista energiaa yhteyttämiseen ja lämmitykseen.

Lisäksi prosessin yhteydessä esiintyy heikkoa fluoresenssia, johon vaikuttavat ympäristöolot ja kasvin terveydentila.

Fluoresenssi ilmenee lähi-infrapuna-alueen säteilynä, joka on lähtöisin kasvin yhteyttämisestä, kun lehtivihreä on imenyt itseensä auringonvaloa. Fluoresenssin voimakkuus kertoo yhteyttämisen tehokkuudesta ja kasvillisuuden terveydentilasta. 

Lentokoneeseen asennettavan HyPlant-instrumentin avulla on osoitettu, että fluoresenssi on mahdollista havaita ilmasta käsin, mikä on lupaavaa ESAn tulevan FLEX-satelliitin kannalta.

Tällä hetkellä yhteyttämistä ei voida tarkkailla avaruudesta käsin, mutta FLEX-satelliitin uudenlaiset ilmaisimet pystyvät havaitsemaan tämän himmeän hohteen.

FLEX-satelliitin kehitystyöhön liittyvällä HyPlant-instrumentilla tarkkailtiin lentokoneesta käsin kasvillisuutta, johon kohdistui ulkoisia paineita. Maanpinnalle levitettiin kaksi siirtonurmikenttää, joista toinen käsiteltiin tavallisella kasvimyrkyllä ja toinen jätettiin käsittelemättä. 

Alla olevassa kuvassa käsitelty alue hohtaa punaisena eli fluoresenssi on voimakkaampaa kuin oikeanpuoleisella, käsittelemättömällä alueella. Tässä tapauksessa voimakkaampi fluoresenssi kertoo siitä, että kasvimyrkky häiritsi kasvien energiajärjestelmää eivätkä ne pystyneet käyttämään auringonvaloa yhteyttämiseen. Jotta kasvit pääsivät eroon ylimääräisestä energiasta, niiden fluoresenssi voimistui. 

Avaruussää vaikuttaa myös elämään täällä Maan pinnalla ja ennen kaikkea sillä on vaikutuksia avaruudessa oleviin satelliitteihin sekä niitä hyödyntävään tietoliikenteeseen. 

Pieniä myrskyjä tapahtuu säännöllisesti silloin tällöin, kun Auringossa tapahtunut ns. koronan massapurkaus sysää suuren määrän sähköisesti varattua kaasua kohti Maata, mutta toistaiseksi maapallo on hyvällä onnella säästynyt kaikkein voimakkaimmilta tällaisilta iskuilta. Tuorein jättipurkaus tapahtui vuonna 2012, mutta se meni Maan ohitse. 

Historiasta tiedetään tapauksia, missä aurinkomyrskyt ovat saaneet aikaan sähkökatkoksia, sekoittaneet voimakkaasti radioliikennettä ja rikkoneet satelliitteja. Hyvin voimakas häiriö – kuten vuoden 2012 purkaus Maahan osuessaan – voisi periaatteessa saada aikaan suuriakin ongelmia etenkin tietoliikenteessä ja sähkönjakelussa, ja siten halvaannuttaa koko yhteiskunnan toiminnan.

Erityisen haavoittuvia ovat pohjoiset maat, kuten Suomi, joskin näissä maissa on myös varauduttu parhaiten häiriöihin. 

Siksi Euroopan avaruusjärjestö on tarkkaillut jatkuvasti Auringon toimintaa ja sen mahdollisesti aiheuttamia vaaroja vuonna 2009 perustetulla verkostolla. Nyt sitä ollaan laajentamassa ja parantamassa uudella verkostolla, johon osallistuu tutkijoita 14 maasta ympäri Euroopan.

Tällä haavaa ESAn ympärillämme avaruudessa olevia mahdollisia vaaroja tarkkaileva keskus tuottaa lähes 60 erilaista "tuotetta", jotka yhdistävät mittauksia, havaintoja, ennusteita, hälytyksiä ja asiantuntijoiden tekemiä analyysejä eri tarkoituksia varten tehdyiksi tiedotteiksi. Tarkoituksena on uuden avaruussääverkoston avulla nostaa määrää yli 140 "tuotteeseen" ensi vuonna.

Tärkein tarvittava tieto on reaaliaikaiset havainnot Auringosta ja sen Maan lähiavaruuteen aikaansaamista häiriöistä. Nämä häiriöt ulottuvat toisinaan ilmakehään ja aivan Maan pinnalle saakka. Revontulet ovat näistä konkreettinen, tosin yleensä vaaraton esimerkki.

Havainnot kerätään maa-asemista (joista Sodankylä on yksi) sekä avaruudessa olevista satelliiteista yhteen ja toimitetaan asiantuntijaverkostoon kuuluville keskuksille, jotka toimivat eri ESAn jäsenmaissa jo olevissa avaruussäähän ja siihen liittyviin asioihin keskittyneissä tutkimuslaitoksissa.

Näin kansalliset ja koko Euroopan laajuiset resurssit saadaan toimimaan paremmin yhdessä ja muodostamaan kokonaisuuden, mitä erillisesti tehtynä olisi ollut vaikeaa ja kallista saada aikaan.

Eurooppalaisen Galileo-navigointijärjestelmän satelliitit numero viisi ja kuusi, jotka joutuivat viimevuotisen laukaisun jäljiltä väärille radoille, ovat mukana vuoden kestävässä kokeessa, jolla testataan Einsteinin suhteellisuusteoriaa.

Satelliittikaksikko laukaistiin avaruuteen venäläisellä Sojuz-raketilla 22. elokuuta 2014, mutta ylemmän vaiheen toimintahäiriön seurauksena ne päätyivät soikeille kiertoradoille, joilla niitä ei voi käyttää varsinaiseen tarkoitukseensa.

ESAn asiantuntijat alkoivat selvittää keinoja, miten niiden ratojen alinta pistettä saataisiin nostettua, jolloin rata muuttuisi ympyriäisemmäksi. Pelastusoperaatio on jo pitkällä.  

"Satelliitit voivat nyt käyttää navigaatiolaitteitaan kaiken aikaa luotettavasti ja Euroopan komissio puntaroi ESAn avustuksella niiden lopullista käyttöönottoa", kertoo ESAn satelliittinavigaation asiantuntija Javier Ventura-Traveset.

"Samalla satelliiteista on sattumoisin tullut tieteellisesti äärimmäisen hyödyllisiä, sillä niiden avulla voidaan testata Einsteinin yleistä suhteellisuuteoriaa mittaamalla paljon aiempaa tarkemmin, miten gravitaatio vaikuttaa ajan kulumiseen."

Kuvaan on merkitty vihreällä aikaisemmin laukaistujen Galileo-satelliittien radat, punaisella viitos- ja kuutossatelliittien alkuperäiset radat ja sinisellä korjatut radat. Viime vuoden lopulla ja tämän vuoden alussa ratojen alinta pistettä nostettiin 3 500 kilometrillä.

Eteläinen naapurimaamme Viro liittyi virallisesti Euroopan avaruusjärjestön täysjäseneksi nyt syyskuun alusta. Siitä tuli näin ollen järjestön 21. jäsenmaa.

Liittymisestä sovittiin virallisesti jo helmikuun 4. päivänä, jolloin silloinen ESAn pääjohtaja Jean-Jacques Dordain, Viron talousasioista ja tiedonvälityksestä vastaava ministeri Anne Sulling, Viron avaruusasiain komitean johtaja sekä parlamenttijäsen Ene Ergma (joka on myös koulutukseltaan tähtitieteilijä ja vaikuttanut voimakkaasti Viron ESA-jäsenyyden edistämiseen) ja Sven Jürgenson, Viron suurilähettiläs Ranskassa, allekirjoittivat jäsenyyssopimuksen Pariisissa.

Sen jälkeen alkoi monimuotoinen virallinen prosessi, johon liittyi viime vaiheessa myös asian hyväksyminen Viron hallituksessa. Tämä saatiin lopulta päätökseen nyt kesän lopulla ja Virosta tuli virallinen jäsen 1. syyskuuta. Tästä eteenpäin Viron delegaatit osallistuvat muiden jäsenmaiden tapaan ESAn eri komiteoiden ja ohjelmien hallintoon ja ovat myös mukana ESAn neuvostossa alkaen huomenna olevasta kokouksesta.

Alun perin Viron tie ESA-jäseneksi alkoi jo 20. kesäkuuta 2007, jolloin allekirjoitettiin sopimus yhteistyöstä ESAn kanssa. Sen jälkeen marraskuussa 2009 tuli Virosta ESAn yhteistyömaa, kunnes nyt se on täysivaltainen jäsen.

Suomalaisittain on luonnollisesti erittäin mieluista saada virolaiset mukaan ESAn toimintaan; Suomihan on ollut ESAn täysjäsen jo vuodesta 1987.

Katso myös: Viron omat sivut ESAn nettisivuilla.

Paras tapa seurata trooppisten myrskyjen kehittymistä ja siten ennakoida niiden liikkeitä on tarkkailla niitä avaruudesta. Monet sää- ja ilmastontutkimussatelliitit tekevätkin niin ja säästävät lähettämillään tiedoilla vuosittain reippaasti hintansa arvosta tuhoja ja vaurioita – sekä lisäksi pelastavat samalla ihmishenkiä, joiden mittaaminen rahassa on mahdotonta.

Yleensä tiedotusvälineissä näytetään huimia kuvia Yhdysvaltain itärannikkoa ja kaakkoisosia lähestyvissä hurrikaaneista tai Aasiassa tuhoa aiheuttavista taifuuneista. Kuitenkin samaan tapaan eri voimakuiset trooppiset matalapaineet myllertävät Tyynellä valtamerellä, missä Havaijia ja muutamia pienempiä saaria lukuun ottamatta ei ole paljoa asutusta. 

Mutta siellä on laivoja, joiden matkantekoa ja turvallisuutta myrskyt haittaavat.

Erityisesti tänä vuonna voimakkaan El Niño -ilmiön vuoksi pyörremyrskyjä on ollut runsaasti. El Niñon vuoksi meren pintalämpötila on normaalia korkeampi, minkä vuoksi meren päällä oleva ilma on lämpimämpää ja kosteampaa. Tämä auttaa muodostamaan syviä trooppisia matalapaineita, joista osa kehittyy pyörremyrskyiksi. Amerikan puolella näitä kutsutaan hurrikaaneiksi ja Aasiassa taifuuneiksi.

Oletettavasti El Niñon vuoksi tästä vuodesta on tulossa erityisen aktiivinen hurrikaanivuosi, sillä tilastoissa jo nyt tämä on viidenneksi aktiivisin itäisellä Tyynellä valtamerellä sitten vuoden 1971. Elokuun loppuun mennessä jo kolme voimakasta, vaarallisuusluokkaan 4 kuulunutta hurrikaania on kurittanut Havaijia.

Kolmella satelliitilla pilvien alle

Tavalliset sääsatelliitit eivät näe kunnolla matalapaineiden sisälle ja niiden alla olevaa meren pintaa, joten tällaisia havaintoja voidaan tehdä vain erikoisemmilla satelliiteilla.

Esimerkiksi pinnan tuulen nopeus ja suunta ovat erittäin hyödyllisiä tietoja merisään ennustajille. 

Euroopan avaruusjärjestön merien ja maanpinnan kosteutta mittaavassa SMOS-satelliitissa on mikroaaltoradiometri, joka pystyy ottamaan vastaan pilvienkin alta tulevaa tietoa. Alun perin tätä mittalaitetta ei suunniteltu tekemään tuulen nopeusmittauksia, mutta lennon kuluessa laitetta on opittu käyttämään monella uudella tavalla. 

Kun SMOS:n havaintoja yhdistetään kahden muun vastaavanlaisen, mutta hieman eri aallonpituudella merenpintaa mittaavan satelliitin, NASAn SMAP:n ja japanilaisen GCOM-W:n keräämien havaintoihin, saadaan voimakkaidenkin hurrikaanien paksujen pilvien alta hyviä mittaustietoja.

Ranskan merentutkimuslaitoksen Ifremerin ja Iso-Britannian säätieteellisen laitoksen tutkijat ovat kehittämässä nyt malleja, jotka voivat käyttää tietoja hyväkseen hurrikaanien liikkeiden ja voimakkuuden ennustamisessa.

Meren pinnan lämpötilamittaukset näyttävät selvästi, että hurrikaanien jäljessä on kylmemmän meriveden alue. Tämä tukee sitä oletusta, että myrskyt “imevät” voimaansa meriveden lämpötilasta ja kosteudesta siten, että samalla meren pinnassa oleva vesi viilenee ja ennen kaikkea se sekoittuu alempana olevaan kylmempään veteen.

Miten meri ja ilmakehä pelaavat keskenään?

Meren ja ilmakehän väliset vuorovaikutukset ovat myös merkittävässä osassa, kun hurrikaaneja sekä säätä merenkävijöille ennustetaan. Yksi tällaisia ennusteita tekevistä paikoista on eurooppalainen Copernicus-järjestelmän merien ympäristöseurantakeskus.

“Paitsi että eri satelliiteista saatavien erilaisten mittaustietojen yhdistäminen auttaa meitä tekemään paremmin sääennusteita, on näistä paljon hyötyä kun koetamme ymmärtää paremmin voimakkaiden myrskyjen aikaista meren ja ilmakehän välistä vuorovaikutusta”, toteaa Ifremerin tutkija Nicolas Reul.

“Uudenlaiset havaintotekniikat ovat kuitenkin tällä hetkellä toiminnassamme olennaisessa osassa, koska niillä on niin selvää yhteiskunnallista hyötyä”, sanoo ESAssa työskentelevä merentutkija Craig Donlon.

“Nämä nyt saadut tulokset hurrikaanien ennustamisesta korostavat   selvästi tarvetta tehdä havaintoja myös niin sanotuilla passiivisilla mikroaaltoinstrumenteilla. Niistä on paljon apua äärimmäisten sääilmiöiden ennustamisessa ja meren sekä ilmakehän välisen vuorovaikutuksen selittämisessä. Olisikin hyvin tärkeää tutkia nyt mahdollisuutta laittaa erilaisia mikroaaltojen alueella toimivia mittalaitteita yhteen ja samaan satelliittiin.”

SMOS (oikealla), SMAP ja GCOM-W toimivat toistaiseksi hyvin, ja koska niille ei ole toistaiseksi vielä tulossa työnjatkajia, sopii toivoa niille pitkää ikää.

Otsikkokuvassa on NASAn Terra-satelliitin ottamista kuvista tehty kuvakooste hurrikaaneista Kilo, Ignacio ja Jimena.