sentinel-1

Satelliitti näki, kuinka Italian Amatrice tärisi

Pe, 08/26/2016 - 14:04 Jari Mäkinen

Juuri julkistetut satelliittikuvien perusteella tehdyt inferferogrammit todistavat sen, mikä Italian Amatricessä ei ole mikään yllätys: maa järisi, ja paljon. Satelliittikuvat sen sijaan näkevät tilanteen laajemmin ja niistä voi tehdä paljon mutu-tuntumaa enemmän päätelmiä.

Valitettavasti maanjäristysten ennustaminen on edelleen vaikeaa, kun kyse on yksittäisistä järistyksistä ja niiden tarkoista ajankohdista.

Sen sijaan yleisellä tasolla tiedetään hyvin mitkä alueet ovat järistysherkkiä ja mikä on keskimääräinen todennäköisyys eri voimakkuisille maanjäristyksille. Esimerkiksi Italian torstaisen maanjäristyksen alue on riskialuetta – kuten suuri osa Italiasta. Kyseessä ei ollut ensimmäinen, eikä viimeinen tuhoisa järistys saapasmaassa.

Yksi tapa tutkia maanjäristyksiä ja koettaa ennustaa niitä on kuvata maastoa tarkasti avaruudesta. Etenkin tutkakuvat ovat tässä hyviä, ja kun näitä tutkakuvia yhdistetään ja käsitellään, saadaan interferogrammeja. Nämä näyttävät kartalla alueet, joilla on tapahtunut muutoksia, ja kuvista näkee myös kuinka suuri muutos on ollut.

Varsin dramaattisia kuvia saadaan aina maanjäristysalueista ennen ja jälkeen järistyksen. Näissä kuvissa näkyy selvästi miten maa on liikkunut ja mihin suuntaan. Kun kuvien tietoihin yhdistetään seismologisia mittauksia, saadaan varsin tarkka kuva siitä mitä järistyksessä on tapahtunut.

Amatricen järistyksen kuvat ovat juuri valmistuneet ja niitä ollaan arvioimassa. Jo ensimmäisissä kuvissa näkee myös syntyneitä vaara-alueita, joiden sijaintien tunteminen on tärkeää pelastusjoukoille. Kuvia nyt tulkinnut Petar Marinkovic löysi Amaricen tiedoista esimerkiksi mahdollisen maanvyörymän:

Hyviä esimerkkejä siitä, mitä kuvista tullaan lisäksi selvittämään saa katsomalla eurooppalaisen InSARap-projektin tuloksia: kuvat esimerkiksi 16. huhtikuuta tänä vuonna Japanissa, Kumamotossa olleesta järistyksestä näyttävät siirtymälinjat erittäin tarkasti muutaman sentin, jopa millimetrien tarkkuudella. Järistyksessä osa alueista vajosi peräti 67,3 metriä. Järistyksen pääshokki oli kymmenen kilometrin syvyydessä ja oli voimakkuudeltaan 7,0 magnitudia. Sitä edelsi 6,2:n järistys, jonka keskusta oli 11 kilometrin syvyydessä.

Torstain järistyksen keskus keskus oli 10 kilometrin syvyydessä ja sen voimakkuus oli 6,2 magnitudia.

Interferogrammien avulla voi seurata kriittisiä alueita ja havaita niissä tapahtuvia maanpinnan nousuja sekä laskuja paremmin kuin maanpäällisillä mittalaitteilla.

Näin voidaan paljastaa esimerkiksi mahdollisia maaperässä olevia jännitteitä, jotka voivat saada aikaan maanjäristyksiä. Kuvien avulla voidaan nähdä missä järistys todennäköisimmin tapahtuu, mutta valitettavasti toistaiseksi menetelmä ei ole niin tarkka, että sen avulla voitaisiin järistyksen ajankohtaa ennustaa.

Samaan tapaan tulivuorten ympäristöä tutkimalla voidaan paljastaa alueita, joilla laava on mahdollisesti liikkumassa ja kerääntymässä. Tulivuortenkin tapauksessa jännitystilan tunteminen ei kerro, milloin seuraava purkaus sattuu, mutta se antaa hyvän käsityksen siitä, missä purkaus todennäköisimmin tapahtuu.

Interferogrammeja voidaan käyttää myös apuna arkisemmissa sovelluksissa. Esimerkiksi yllä oleva kuva on Pekingin alueesta, jonka painuminen alaspäin näkyy kuvassa erinomaisesti.

Tuhoja kaukokartoituskuvissa

Myös normaaleilla satelliittihavainnoilla on ollut merkitystä pelastustöissä. Kuvista voi tehdä myös alla olevia kuvapareja, jotka näyttävät tuhon laajuutta. Tässä kuvapari Pléiades-satelliitin näkemänä Airbus DS:n nettisivuilta:

Viimeinen silaus satelliittiboksiin

La, 04/23/2016 - 12:01 Jari Mäkinen
P-POD syynissä

Päivän kuva on otettu huhtikuun 5. päivänä Kouroun avaruuskeskuksessa Ranskan Guyanassa, kun ESAn Fly Your Satellite! -ohjelman kolme pientä cubesat-satelliittia sisältänyt kuljetuslaatikko asennettiin Sojuz-kantorakettiin myöhemmin liitettyyn alustaan.

Päivän kuvaP-POD on Cubesat-periaatteen aikanaan kehittäneen Kalifornian osavaltion polyteknisen yliopiston, eli California Polytechnic State Universityn, CalPolyn, suunnittelema lukitus- ja irrotusjärjestelmä, jonka avulla voidaan laukaista kerralla avaruuteen kolme Cubesat-yksikköä. Nimi P-POD tulee sanoista Pico-Satellite Orbital Deployer.

Cubesatit voivat olla myös suurempia kuin perusyksikkö, noin kymmenen senttiä kanttiinsa oleva kuutio, ja esimerkiksi Aalto-yliopiston Aalto-1 -satelliitti on kooltaan kolme kuutiota ja sen laukaisu yksinään vaatii yhden kokonaisen P-PODin. 

Kuvassa CalPolyn alihankkijana toimivan Tyvak-yhtiön edustaja Fabio Nichele on juuri kiinnittänyt P-PODin etupintaan pientä alumiiniteippipalan, joka toimii avaruudessa hyvänä Auringon valon heijastajana. Näin voimakas Auringon porotus ei pääse kuumentamaan metallipintaa liikaa P-PODin lyhyen, mutta tärkeän toiminta-ajan kuluessa. 

Satelliitit vapautetaan Sentinel-1B:n irrottamisen jälkeen, kun Sojuz-kantoraketin lentoonlähdöstä on kulunut kaksi tuntia, 48 minuuttia ja 11 sekuntia. Juuri sitä ennen raketin ylin vaihe Fregat on tehnyt ratamuutoksen siten, että satelliitit eivät joudu Sentinelin luokse, vaan sinkoutuvat kiertämään Maata soikealla radalla, jonka matalin kohta on noin 453 km ja korkein 665 km. 

Vaikka laukaistavat satelliitit OUFTI-1, e-st@r-II ja AAUSAT4 ovat pieniä ja vaatimattomia, ovat ne virallisestikin täysimittaisia satelliitteja, jotka vaativat omat radiolupansa ja ne kirjataan laukaisijamaansa "avaruusalusrekisteriin". Laukaisusta vastaava Arianespace puolestaan kohteli satelliittejaan Kouroussa kaitsineita opiskelijoita aivan kuten muita asiakkaitaan. Yhtiön listauksessakin satelliitit lasketaan 52., 53. ja 54. eurooppalaiskantoraketilla laukaistaviksi ESAn satelliiteiksi.

Satelliitteja esitellään tarkemmin tänään julkaistussa lennosta ja sen kyytiläisistä kertovassa artikkelissa.

Mikroskooppi ja nanosatelliitit liftaavat tuplatutkan kyydillä taivaalle

La, 04/23/2016 - 11:31 Jari Mäkinen
Sojuz nousee avaruuteen

Päivitys lauantaina klo 22: Laukaisua on siirretty uudelleen sääolojen vuoksi. Laukaisuaika on nyt sunnuntain ja maanatain välisenä yönä klo 00:02:13 Suomen aikaa.

Jos sää sallii, laukaistaan eurooppalaisen Copernicus-järjestelmän tuorein satelliitti Sentinel-1B ensi yönä avaruuteen Ranskan Guyanasta kaksi minuuttia jälkeen puolenyön Suomen aikaa. Sen mukana taivaalle matkaa neljä muuta satelliittia, joista kolme on pieniä nanosatelliitteja ja yksi jääkaapin kokoinen tutkimuslaite, jonka tehtävänä on mitata miten kappaleet leijuvat painottomuudessa.

Laukaisu oli tarkoitus tehdä jo viime yönä, mutta sääolosuhteet Kouroun avaruuskeskuksessa ja ennen kaikkea tuulet raketin reitillä yläilmakehässä eivät olleet suotuisia, joten kantoriaketin tankkaustakaan ei päätetty aloittaa. Samalla raketti ja satelliitit asetettiin odottamaan uutta yritystä vuorokautta myöhemmin, siis ensi yönä klo 00:02:13 Suomen aikaa.

Jo 14. eurooppalainen Sojuz-lento

Lennon päähyötykuormana on Sentinel-1B -tutkasatelliitti, mutta koska Sojuz kykenee kuljettamaan avaruuteen painavammankin lastin ja raketissa oli tilaakin lisämatkustajille, on mukana koko joukko pienempiä satelliitteja erityiseen kimppakyytiadapteriin liitettyinä: ranskalainen Microscope matkaa Sentinelin alla ja kolme cubesatia omassa lähetystelineessään sivulla.

Mukana piti olla myös norjalainen NORSAT-1, mutta se jouduttiin jättämään harmittavasti matkasta jo satelliitin oltua valmiina raketiin asennettavaksi. Telinettä, josta norjalaissatelliitti piti singota avaruuteen, oli modifioitu maaliskuussa, mutta simulaatiot sen kestävyydestä eivät valmistuneet ajoissa. Vaikka teline olisi erittäin todennäköisesti kestänyt, ei laukaisusta vastaava Arianespace halunnut ottaa riksiä. Tämä tiukkuus on eräs syy siihen, miksi yhtiön laukaisut ovat sujuneet niin luotettavasti ja ongelmitta. 

Vaikka Arianespace onkin vastuussa laukaisusta, on Sojuz-kantoraketin kokoaminen, lentokuntoon saattamisen ja laukaisu Kouroussa käytännössä kokonaan venäläisten vastuulla. Sitä varten laukaisun aikaan paikalla on yli 200 henkilöä, jotka valmistelevat raketin ja hoitavat sen taivaalle. 

Lähtövalmistelut sujuvat tropiikin keskellä täsmälleen samaan tapaan kuin esimerkiksi Baikonurissa, paitsi että Kouroun tilat ovat modernimpia ja hyötykuorma asennetaan raketin nokkaan vasta laukaisualustalla kantoraketin ollessa jo siellä pystyasennossa. Raketti kuljetetaan rautatietä pitkin kokoonpanohallista laukaisualustalle vaakatasossa ja nostetaan vasta siellä pystyyn.

Tämä menettely, sekä rakettia suojaava umpinainen, laukaisun aikaan sivulle rullattava suojahalli ovat osoitautuneet niin hyviksi, että Venäjän uudessa laukaisukeskuksessa Vostoshnissa käytetään samaa systeemiä.

Nyt illalla tehtävän laukaisun, numeroltaan VS14, raketti kuljetettiin laukaisupaikalle tiistaina 19. huhtikuuta, ja valmiiksi jo nokkakartion sisälle asennetut satelliitit liitettiin sen nokkaan keskiviikkona. 

Viime päivinä raketin ja sen satelliittien toimintakuntoisuus on varmistettu useaan kertaan, minkä lisäksi laukaisua sekä satelliittien ensi toimia avaruudessa on harjoiteltu niin Kouroussa kuin Euroopan puolellakin.

Kurkistus Sojuzin nokkakartion sisään: päällimmäisenä Sentinel-1B ja sen alla espanjalaisvalmisteinen ASAP-S -sovitusosa, jonka sisällä on Microscope ja mikrosatelliitit reunalla olevassa P-POD -räkissä (joka tosin ei näy kuvassa).

 

Copernicuksen toinen tutkasatelliitti

Copernicus on Euroopan komission kunnianhimoinen hanke, jonka tarkoituksena on tuottaa jatkuvasti tarkkaa kaukokartoitustietoa kaikkialta maailmasta. Siihen kuuluu koko joukko erilaisia satelliitteja ja mittalaitteita, joilla voidaan tehdä erilaisia havaintoja maapallosta, sen meristä, mantereista sekä ilmakehästä.

Euroopan avaruusjärjestö ESA vastaa satelliittien tekemisestä ja laukaisemisesta, kun taas Euroopan ympäristötoimisto EEA sekä jäsenmaat hoitavat havaintojen käsittelyn sekä hallinnan.

Tärkeimmät osat sitä ovat tutkasatelliitit Sentinel-1, optisen alueen Sentinel-2:t ja ennen kaikkea lämpötilaa havaitsevat Sentinel-3:t. Yksi kappale näitä jokaisia on jo Maata kiertämässä, mutta tarkoituksena on lähettää kutakin kaksi kappaletta, jotta havaintoja voidaan tehdä nopeammin ja tehokkaammin.

Sentinel-1B on ensimmäinen näistä tuplakappaleista. Se asetetaan samalle radalle kaksi vuotta sitten laukaistun Sentinel-1A:n kanssa, mutta siten, että se on koko ajan täsmälleen vastakkaisella puolella maapalloa. Näin ne pystyvät tekemään havaintoja yhdessä kaksi kertaa nopeammin kuin yksin, ja toisen ollessa mukana toiminnassa saadaan koko maapallon pinta periaatteessa kartoitettua puolessatoista vuorokaudessa.

Käytännössä tosin satelliiteille haetaan ratansa alta koko ajan kiinnostavia kohteita, joita ne havaitsevat jatkuvan tutkakartoituksen sijaan.

Mukana satelliitissa on myös suomalaistekniikkaa: forssalainen DA-Design Oy on toimittanut Sentinel-1 -satelliitteihin neljä olennaista elektroniikka- ja antennialijärjestelmää. 

Microscope

Pikkusatelliitti ja kaksi testimassaa

Ranskan avaruustutkimuskeskuksen CNESin 300-kiloinen Microscope mittaa kiertoradalla ollessaan periaatteessa samaa asiaa kuin Galileo Galilei 1600-luvulla pudotellessaan kappaleita Pisan tornista. Siis sitä vaikuttaako painovoima samalla tavalla eri massaisiin kappaleisiin.

Ellei ilmanvastusta oteta huomioon, putoaisi höyhen yhtä nopeasti tornista alas kuin usean kilon massainen käsipaino.

Albert Einstein nimitti asiaa ekvivalenssiperiaatteeksi, ja hänen tulkintansa mukaan kyse on siitä, että painovoiman aiheuttama voima ja kiihtyvyyden seurauksena tunnettu voima on sama; siis kappaleiden inertia- ja gravitaatiomassat ovat samat.

Asia on aivan fysiikan perusasioiden ytimessä, joten sitä on tutkittu hyvinkin tarkasti. Nykykäsityksen mukaan periaate on voimassa vielä muutaman triljoonasosan tarkkuudessakin, mutta Microscopen toivotaan pystyvän parantamaan tarkkuutta jopa satakertaiseksi.

Satelliitin sisällä on kaksi kappaletta, yksi titaanista ja toinen platina-rodiumseoksesta tehty, ovat vapaassa pudotusliikkeessä. Siis ne ovat vapaina, irrallaan satelliitin keskellä olevassa kammiossa, missä niiden tarkkaa käyttäytymistä voidaan mitata. Periaatteessa koejärjestely on suojattu mahdollisimman hyvin maapallon aiheuttamilta häiriöiltä.

Painovoiman pitäisi vaikuttaa kappaleisiin samalla tavalla, eli niiden pitäisi olla satelliitin mukana yhtäläisessä vapaassa pudotusliikkeessä. Jos näin ei ole, niin fyysikoille tulee töitä.

Tyypilliseen tiedesatelliittitapaan on nimi Microscope lyhenne, joka tällä kertaa tulee ranskankielisistä sanoista Micro-Satellite à traînée Compensée pour l’Observation du Principe d’Equivalence, eli "ekvivalenssiperiaatteen havaitsemiseen tarkoitettu kompensoitu mikrosatelliitti".

Kolme kuutiota

Lisäksi Sojuz kuljettaa avaruuteen kolme opiskelijavoimin tehtyä cubesat-luokan satelliittia. Ne ovat kooltaan vain 10 x 10 x 11 cm, ja niitä on tehty ja testattu usean vuoden ajan samaan tapaan kuin suurempia satelliitteja ESAn yliopisto-opetusta tukevan Fly Your Satellite! -ohjelman puitteissa.

OUFTI-1 on belgialaisen Liègen yliopiston tekemä satelliitti, jonka tehtävänä on testata avaruudessa uudenlaista radioamatöörien käyttämällä taajuudella toimivaa tietoliikennejärjetelmää. 

Italialainen, Torinon polyteknisen yliopiston e-st@r-II, puolestaan kokeilee uutta maapallon magneettikenttää apunaan käyttävää asennonmäärityslaitteistoa.

AAUSAT4 on puolestaan numerostaan huolimatta jo viides cubesat tanskalaisesta Aalborgin yliopistosta. Kuten edeltäjänsä, viime lokakuussa Kansainväliseltä avaruusasemalta avaruuteen lähetetty AAUSAT5, se ottaa vastaan laivojen lähettämiä alusidentifikaatiosignaaleita, joiden perusteella voidaan kehittää uusia tapoja seurata ja tarpeen vaatiessa avustaa aluksia maailman merillä. Tanskalaisten päähuomio tässä on Grönlannin vesillä olevien alusten tarkkailu, joskaan tätä poliittisesti hieman kyseenalaista seikkaa ei ole juuri tuotu esiin. 

Usein opiskelijoiden tekemät cubesatit on varsin nopeasti ja ylimalkaisesti koottuja, mutta näitä satelliitteja on tehty huolellisesti. Ne on myös testattu ESAn teknisessä keskuksessa ESTECissä – ja kaikkiin satelliiteista jouduttiin tekemään muutoksia ja parannuksia testien perusteella.

Satelliitit vapautetaan Sojuzin kyydistä avaruuteen erityisestä P-POD-säiliöstä, jonka sisälle satelliitit laitettiin jo maaliskuussa. Säiliön pohjalla on jousi, joka ponnauttaa satelliitit hellävaraisesti, mutta varmasti ulos, kun päällä oleva kansi avataan kauko-ohjauksella. 

Kolmikon P-POD on tänään Tiedetuubin päivän kuvassa.

Austfonna sulaa

Tietoja jäätiköiden arvioitua nopeammasta tai hitaammasta sulamisesta tai kasvamisesta saadaan nykyisin usein. Suuret epävarmuudet liittyvät usein siihen, ettei jäätiköistä ole tarpeeksi havaintoja riittävän pitkältä ajalta.

Paras tapa saada tarkkaa ja ajantasaista tietoa on havaita jäätiköitä avaruudesta. Euroopan avaruusjärjestön Sentinel 1A- ja CryoSat -satelliitit ovat tässä erinomaisia apuvälineitä. Tuorein niillä saatu ja julkaistu merkittävä havainto koskee Huippuvuorilla olevaa Austfonnan jäätikköä.

Austfonna on Huippuvuorten Koillismaalla oleva ns. lakijäätikkö, eli vuoristoisen saaren ylänköaluetta peittävä kupera jäätikkö. Havaintojen mukaan sen paksuus on pienentynyt 50 metriä sitten vuoden 2012 – eli vain kahden vuoden aikana se on menettänyt kuudenneksen paksuudestaan.

Viimeisen kahden vuosikymmenen aikana Austfonnan jääpeite on pienentynyt olennaisesti ja jään ohemenista tapahtuu jo noin 50 kilometrin päässä jään reunasta. Aivan jäätikön laki on edelleen jokseenkin ennallaan, mutta jo 10 kilometrin päässä huipulta jäässä on jo havaittu muutoksia.

Havaintojen mukaan jäätikön virtaama on 25 kertaa aiempaa nopeampi, sillä se on kasvanut 150 metristä vuodessa 3,8 kilometriin. Siis puoli metriä tunnissa.

Leedsin yliopistossa olevan Iso-Britannian Polaarialueen havainnointi- ja mallinnuskeskuksen tutkijoiden tekemä, Geophysical Research Letters -sarjassa julkaistu tutkimus käytti hyväkseen kahdeksalla satelliitilla kerättyjä tietoja (mukana Sentinel-1A ja CryoSat), jotka yhdistettiin alueen paikalliseen ilmastomalliin.

“Nämä tulokset ovat selvä esimerkki siitä kuinka nopeasti lakijäätiköt voivat muuttua ja osoittavat hyvin sen, miten hankalaa on ennustaa jäätiköiden sulamisen vaikutusta merenpinnan tasoon tulevaisuudessa”, sanoo julkaistun tutkimuksen vetäjä Mal McMillan.

“Uudet satelliitit, kuten Sentinel-1A ja CryoSat, ovat tärkeitä työkaluja, koska voimme tarkkailla niillä järjestelmällisesti jäätiköitä ja jääalueita. Näin voimme myös ymmärtää paremmin näiden kaukaisten napa-alueiden toimintaa.”

Sentinel-1 laukaistiin avaruuteen

To, 04/03/2014 - 20:41 Jari Mäkinen
Sojuz-raketin laukaisu

Sentinel 1A -tutkasatelliitti lähti tarkalleen klo 00:02 matkalleen kohti kiertorataansa Maan ympärillä venäläisen Sojuz-kantoraketin nokassa Kourousta, Euroopan avaruussatamasta. Laukaisu sujui täysin suunnitelmien mukaisesti ja satelliittiin saatiin pian yhteys sen päästyä avaruuteen.

Kyseessä on ensimmäinen ESAn Sentinel-sarjan satelliiteista, joiden tarkoituksena on kuvata, havaita ja tutkia maapallon pintaa – meriä, maita, jäätiköitä – sekä ilmakehää lähes reaaliaikaisesti osana eurooppalaista Copernicus -ohjelmaa.

Näistä on tarkemmin tietoa mm. Tiedetuubin ESA-blogissa.

Sentinel-1 on 2,3 tonnia painava tutkasatelliitti, joka on suunniteltu toimimaan ainakin seitsemän vuoden ajan. Sen lennosta kuitenkin kolme ensimmäistä tuntia olivat tärkeimmät, koska niiden kuluessa se saapui paitsi avaruuteen, niin myös avasi aurinkopaneelinsa sekä tutka-antenninsa.

Tämä oli jo seitsemäs venäläisen Sojuz-kantoraketin laukaisu Ranskan Guyanassa sijaitsevasta Kouroun avaruuskeskuksesta.

Sojuz-kantoraketti laukaisualustallaan juuri ennen nostamista pystyasentoon.

Tarkka tutka

Sentinel 1 on itse asiassa kaksi samanlaista satelliittia, joista ensimmäinen, Sentinel-1A, laukaistaan nyt, ja Sentinel-1B  pääsee avaruuteen puolestaan ensi vuonna. Yhdessä ne pystyvät kartoittamaan koko maapallon pinnan siten, että joka kolmas päivä on käytössä täysin uusi kartta. Satelliitit siis kulkevat vähintään joka kolmas päivä jokaisen maapallon paikan päältä siten, että paikka mahtuu satelliittien tutkan keilaan ja tulee kuvatuksi.

Koska kuvaaminen tapahtuu tutkalla, ei pilvisyys haittaa. Työ jatkuu myös päivin ja öin.

Omimmillaan satelliitit ovat maapallon napa-alueita tutkittaessa, koska näiltä alueilta on muuten vaikea saada havaintoja. Lisäksi tutka toimii erinomaisesti esimerkiksi jäätiköiden seurannassa. Esimerkiksi alla oleva kuva on koostettu tutkahavainnoista ja näyttää miten Grönlannin luoteisosassa oleva Petermann-jäätikkö liikkuu.

Petermann-jäätikköä

Kaksi, 24 tunnin välein otettua kuvaa Petermann-jäätiköstä kertovat selvästi
miten siinä on pysyviä osia ja sellaisia, jotka liikkuvat hyvinkin nopeasti.

Sentinel-1:n havainnoista voidaan myös määrittää hyvin tarkasti eri tyyppiset merijäät, eli satelliiteista on suurta apua talvimerenkululle, minkä lisäksi esimerkiksi öljylautat meren pinnalla tulevat hyvin esiin sen kuvista.

Satelliittitietoja voidaan käyttää myös hyväksi esimerkiksi tulville alttiiden alueiden kartoittamisessa ja maansiirtymien, jopa maanjäristysten, paikantamisessa. Tulvien ja järistysten satuttua tuoreet, tarkat ja koko ajan päivittyvät kuvat auttavat myös pelastustoimissa.

Tutkakuvia voidaan käyttää myös aiempaa helpommin arkisissa sovelluksissa, esimerkiksi karttojen tekemisessä, maankäytön suunnittelussa sekä maanviljelyalueiden tarkkailussa.

Sana "Sentinel" tarkoittaa vartiomiestä, ja se kuvaa hyvin satelliittien mahdollisia puolustuksellisia sovelluksia: samoja tarkkoja tutkakuvia voidaan käyttää myös kriisialueiden tilannekuvan saamiseen ja esimerkiksi joukkojen siirtelyn seuraamiseen. Kyseessä on ensimmäinen ESAn satelliitti, jota tehtäessä tämäkin aspekti on otettu alusta alkaen huomioon.

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.

Ukrainan tilanne säteilee avaruuteen

Samaan aikaan kun Ukrainan tapahtumat ovat kiristäneet Venäjän ja länsimaiden välejä ennätykselliselle tasolle, valmistellaan Euroopan avaruuslaukaisukeskuksessa Kouroussa ensimmäisen ESAn ja EU:n yhteisen tiedustelusatelliitin lähettämistä. Kiinnostavasti tämä Sentinel-1A tullaan laukaisemaan venäläisellä Sojuz -kantoraketilla.

Sojuz-rakettien tuominen Etelä-Amerikassa sijaitsevaan Ranskan merentakaiseen maakuntaan oli pitkällisen poliittisen väännön tulos ja ensimmäinen Sojuz laukaistiin Kourousta lokakuussa 2011. Kyydissä sillä oli silloin eurooppalaisen Galileo -satelliittipaikannusjärjestelmän kaksi satelliittia. Sen jälkeen Sojuzeilla on laukaistu Kourousta muiden muassa myös kaksi muuta puolustusmielessä kiinnostavaa satellititia, kaksi ranskalaista Pleiades 1 -vakoilusatelliittia.

Ja nyt vuorossa on siis Sentinel-1, uuden sukupolven tutkasatelliitti, jota hienotunteisesti kutsutaan kaukokartoitussatelliitiksi. Sitä se toki onkin: kyseessä on ensimmäinen Euroopan avaruusjärjestön ja Euroopan unionin yhteisen Copernicus -ohjelman satelliitti, jonka tehtävänä on tarkkailla avaruudesta hyvin tarkasti merijäätä ja jäätiköitä, merien pinnalla olevia saasteita, maansiirtymiä, metsätuhoja, maankäyttöä ja avustaa yksityiskohtaisilla maanpinnasta ottamilla tutkakuvillaan esimerkiksi pelastustöitä luonnononnettomuuksien jälkeen.

Tarkalleen ottaen kyseessä on satelliittikaksikko, sillä nyt laukaistavan Sentinel 1A:n seuraksi avaruuteen laukaistaan ensi vuonna toinen samanlainen satelliitti, Sentinel 1B.

Mutta samaan tapaan sotilaat ja puolustusviranomaiset voivat käyttää kuvia omiin tarkoituksiinsa. Copernicus -ohjelma tunnettiinkin aluksi nimellä GMES, Global Monitoring for Environment and Security, eli aikomus on tarkkailla Maan pintaa ja sen tapahtumia sekä ilmiöitä maailmanlaajuisesti paitsi tutkijoiden tarpeiksi, niin myös turvallisuusmielessä. Kun aikaisemmin ESA piti tiukasti näppinsä irti militaarishenkisistä hankkeista, on Copernicus ensimmäinen tapaus, missä myös sotilaiden intressit on otettu huomioon. EU:lle kyse on myös askeleesta kohti yhteistä avaruustiedustelua, ja siinä se käyttää apunaan ESAa – mistä EU haluaisi kehittää oman avaruusjärjestönsä (mutta ESA ei ole halukas niin suoraan yhteyteen).

Virallisesti Sentinel-1:n tarkoitus on tarkkailla ennen kaikkea Eurooppaa ja Kanadaa sekä tärkeimpiä laivareittejä. Se pystyy kartoittamaan kuitenkin koko maapallon pinnan kolmessa vuorokaudessa ja sen kuvat ovat käytössä noin tunnin kuluttua sen jälkeen kun satelliitti on kulkenut tietyn maapallon pinnan paikan päältä. Kahden satelliitin voimin mistä tahansa maapalloa saadaan tarkkoja kuvia noin vuorokauden kuluessa siitä kun tarve ilmenee.

Juuri tällaisilla satelliiteilla esimerkiksi Ukrainaa havaitaan näinä päivinä erittäin tarkasti. Niin Yhdysvalloilla, Venäjällä, Kiinalla kuin Euroopan mailla on satelliitteja, jotka pystyvät kuvaamaan joukkojen liikkeitä ja käytämiä varusteita senttimetrien tarkkuudella öin ja päivin. Sentinelin kaltaisille tutkasatelliiteille eivät pilvetkään ole esteenä. Verrattuna nyt jo avaruudessa oleviin parhaimpiin satelliitteihin on eurooppalaiset Sentinelit todennäköisesti pikkutekijöitä.

Yhdysvalloilla on käytössään myös huippusalainen koekone X-37, minisukkula, joka pystyy muuttamaan helposti rataansa avaruudessa. Se on virallisesti nyt kolmannella koelennollaan ja on viettänyt avaruudessa jo yli 400 vuorokautta. Huhujen mukaan sen rahtiruumassa on kokeiluluontoisia vaikoiluvälineitä, joilla se pystyy kuvaamaan tarkasti paitsi kohteita kiertoradalla, niin myös alhaalla Maan pinnalla.

Tuorein netistä nyt löytyvä ratatieto on helmikuun puolivälistä, mutta omituisesti silminnäkijähavaintoja ei ole enää saatavilla samaan tapaan kuin aiemmin: kenties tämän sotilassatelliittikoodilla USA-240 olevan minisukkulan liikkeistä ei haluta juuri nyt kertoa tämän enempää ja ainakin hakukoneista uudet tiedot on pystytty häivyttämään.

On todennäköistä, että kiertoradalla on parhaillaan käymässä ennen näkemätön kuhina, koska milloinkaan sitten kylmän sodan päättymisen jälkeen avaruuden suurvallat eivät ole olleet näin tiukasti toisiaan vastaan, eikä koskaan aikaisemmin ole ollut avaruudessa yhtä tehokasta tiedusteluarsenaalia. Varsinaisia aseita siellä ei kuitenkaan liene.