Arkisto


Uusi FLEX-satelliitti laukaistaan tarkkailemaan kasvillisuuden terveydentilaa

27.11.2015 klo 15.01, kirjoittaja
Kategoriat: Avaruustuubi

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.

FLEX kiertää maapalloa samaan tahtiin Copernicus-ohjelman Sentinel-3-satelliitin kanssa, jolloin sen näkyvän valon alueen ja lämpöilmaisinten avulla saadaan kattavaa mittaustietoa.

ESAn pääjohtajan Jan Woernerin mukaan ”FLEX antaa meille uutta tietoa kasvillisuuden todellisesta tuottavuudesta. Sitä voidaan käyttää maatalouden suunnittelun ja kestävän biotalouden kehittämisen tukena. Siten se auttaa ymmärtämään ekosysteemiämme”.

”Päätymällä valinnassaan FLEX-satelliittiin ESAn jäsenmaat ovat jälleen osoittaneet määrätietoisuutta välittää keskeistä tietoa tieteelliselle yhteisölle, jotta voisimme ymmärtää paremmin omaa planeettaamme ja palvella samalla yhteiskuntaa.”

Volker Liebig, ESAn ”Maan havainto-ohjelmien” (Earth Observation Programmes) johtaja totesi, että ”FLEX:n valinta on merkittävä virstanpylväs Earth Explorer -satelliittien sarjassa”.

”FLEX auttaa meitä ymmärtämään paremmin hiilen kierron yksityiskohtia ja antaa tärkeää tietoa Maan kasvillisuuden terveydestä ja stressistä. Tällä tavoin FLEX saattaa helpottaa planeettamme kasvavan väestön ruokkimista.”

Euroopan teknistä huippuosaamista hyödyntävät ESAn Earth Explorer -satelliitit on suunniteltu tarkastelemaan Maata avaruudesta käsin uusilla havaintomenetelmillä, jolloin pystymme paremmin hahmottamaan, miten planeettamme kokonaisuutena toimii, sekä arvioimaan ihmisen toiminnan vaikutusta luontoon.

Satelliittien suunnittelu, kehittäminen ja käyttö tehdään tiiviissä yhteistyössä tiedeyhteisön kanssa, jotta Maata koskevan tutkimuksen keskeisimpiä kysymyksiä päästään tarkastelemaan mahdollisimman tehokkaasti.

Aiempi GOCE-satelliitti kartoitti Maan gravitaatiokentän vaihteluita hyvin yksityiskohtaisesti ja suurella tarkkuudella. Kolme tällä hetkellä toiminnassa olevaa satelliittia antavat tietoa Maan kryosfääristä, maaperän kosteudesta ja merten suolapitoisuudesta sekä magneettikentästä. Tulevat satelliitit tarkkailevat tuulia, metsien biomassaa sekä pilvien ja pienhiukkasten vaikutusta Maahan lankeavan auringonvalon määrään.

Kuvat: ESA/ATG medialab [otsikkokuva], U. Rascher, University of Milano-Bicocca [HyPlant-ilmakuva]

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Euroopan avaruussääkeskus laajenee

10.11.2015 klo 09.34, kirjoittaja
Kategoriat: Avaruustuubi

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.

Yllä on kuvattuna revontulia Sodankylässä vuonna 2013. Kuvassa näkyy myös vihreä suora viiva, joka on Sodankylän geofysiikan observatoriosta lähtevä mittauslaser.

Verkosto on suomalaisessa johdossa

”Suunnitteilla oleva verkoston laajentaminen ja sen yhdistäminen ESAn Brysselissä, Belgiassa, sijaitsevaan avaruussääkoordinaatiokeskukseen, on usean vuoden tiiviin työn tulos”, sanoo ESAn avaruussäätoimia johtava Juha-Pekka Luntama.

Aurinkoa havaitaan nykyisin mm. SOHO-observatoriolla sekä Proba-2 -piensatelliitilla, mutta lähivuosina tietoja saadaan myös lisää eri ESAn jäsenmaiden lähettämissä satelliiteissa olevilta mittalaitteilta.

ESA suunnittelee myös laukaisevansa erityisen satelliitin, joka varoittaisi aurinkopurkauksista sekä muista vaarallisista avaruussääilmiöistä. Tästä ei toistaiseksi ole kuitenkaan päätöksiä.

Verkoston tavoitteena on tuottaa vuonna 2016 kaikkiaan yli 140 erityyppisiä tieteellisiä tietotuotteita ja myöhemmin operationaalisiksi tulevia sovelluksia, jotka kuuluvat 39 erilaiseen palvelukokonaisuuteen.

”Näiden palveluiden kehittäminen tuottaa mahdollisesti myös kaupallisia tuotteita, joita emme osanneet ajatellakaan vielä muutamia vuosia sitten”, toteaa Luntama.

Satelliittioperaattorien, tietoliikenneyhtiöiden, kantaverkkojen ylläpitäjien, öljynporausteollisuuden, tutkimusretkikuntien ja erilaisten viranomaisten lisäksi myös turismi voisi käyttää näitä avaruussäätuotteita hyödykseen – aivan kuten Ilmatieteen laitoksen Lapin hotelleille tekemä revontuliennustepalvelu on jo osoittanut.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Galileo testaa Einsteinin suhteellisuusteoriaa

7.11.2015 klo 09.17, kirjoittaja
Kategoriat: Avaruustuubi

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.

Vaikka satelliittien ratoja on jo korjattu, ne ovat edelleen elliptisiä ja kummankin satelliitin etäisyys maapallosta vaihtelee noin 8 500 kilometriä. Nimenomaan korkeuden ja sen myötä gravitaation säännöllinen vaihtelu on tutkijoiden kannalta arvokasta.

Albert Einstein ennusti sata vuotta sitten, että aika kuluu hitaammin massiivisen kappaleen läheisyydessä. Teoria on varmennettu kokeellisesti, toistaiseksi tarkimmin vuonna 1976 laukaistun Gravity Probe A -satelliitin avulla.

Satelliitti vei mukanaan vetymaseriin perustuvan atomikellon noin 10 000 kilometrin etäisyydelle Maasta ja osoitti ennusteen pitävän paikkansa vähintään 140 miljoonasosan tarkkuudella.

Navigaatiosatelliittien toiminnassa on otettava huomioon, että niiden atomikellot käyvät kiertoradalla nopeammin kuin maanpinnalla. Heittoa kertyy joitakin mikrosekunnin kymmenyksiä vuorokaudessa, mikä kasvattaa paikanmäärityksessä esiintyvää virhettä noin 10 kilometriä samassa ajassa.

”Ensimmäistä kertaa sitten Gravity Probe A -satelliitin meillä on mahdollisuus parantaa tarkkuutta ja varmistaa Einsteinin teoria entistä luotettavammin”, toteaa Ventura-Traveset.

Uudessa kokeessa käytetään hyväksi Galileo-satelliittien mukana olevia vetymaseratomikelloja, soikeita ratoja, jotka aiheuttavat muutoksia ajan kulumisessa, sekä jatkuvaa seurantaa, joka on mahdollista maailmanlaajuisen maa-asemaverkoston ansiosta.

”Siinä missä Gravity Probe A -kokeessa oli kyse yhdestä ja samasta Maata kiertävästä radasta, me pystymme seuraamaan vuoden mittaan satoja ratoja”, Ventura-Traveset selittää.

”Meillä on mahdollisuus tarkentaa vähitellen mittauksiamme, kun pystymme tunnistamaan ja poistamaan systemaattiset virheet. Näiden virheiden eliminoiminen onkin yksi suurimmista haasteista.”

”Siinä suhteessa luotamme Euroopan parhaiden asiantuntijoiden apuun, Global Navigation Satellite System Service -palvelun tarkkaan seurantaan sekä senttimetrien tarkkuuden mahdollistavaan laserseurantaan.”

Tuloksia odotetaan vuoden sisällä ja niiden arvioidaan olevan neljä kertaa tarkempia kuin Gravity Probe A -kokeen mittausten.

Koejärjestelyistä vastaa kaksi tutkimuskeskusta, saksalainen ZARM Center of Applied Space Technology and Microgravity ja ranskalainen SYRTE Systèmes de Référence Temps-Espace, joissa kummassakin on vankka perusfysiikan asiantuntemus.

Valmisteilla oleva ESAn koelaitteisto, Atomic Clock Ensemble in Space, joka on tarkoitus viedä Kansainväliselle avaruusasemalle vuonna 2017, testaa Einsteinin teoriaa peräti 2–3 miljoonasosan tarkkuudella.

Kuvat: GSA [otsikkokuva], ESA

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *