Az idei nyaralási idénynek jórészt ugyan vége van már, de – akár a jövő nyárra készülve, akár csak érdekességképp – nem árt tudni, hogy az európai Copernicus földmegfigyelő program műholdjaitól származó adatokat a vízben és a vízparton pihenők számára is hasznos szolgáltatásokhoz tudják használni.
A műholdas távérzékelési adatok kétféle alkalmazásáról ejtünk szót röviden. Az egyik segít a bőrrák kockázatát növelő ibolyántúli napsugárzás erősségének előrejelzésében. A másik a fürdőzőknek kellemetlen csípést okozó medúzák felbukkanásának valószínűségét jelzi előre a part menti tengerszakaszokon.
Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) becslése szerint évente mintegy 60 ezer ember halála hozható kapcsolatba a túlzott ultraibolya (UV) sugárzással. A naprakész, az adott helyre érvényes információ alapvető jelentőségű a bőrrák megelőzésére, elősegíti a napozók tudatos viselkedését, amivel csökkenthetik az egészségügyi kockázatokat. A Copernicus légkörmegfigyelő szolgáltatása (Copernicus Atmosphere Monitoring Service, CAMS) szabadon és ingyenesen hozzáférhető előrejelzést ad az egész Földre. Az UV-index előrejelzéséhez a felsőlégköri ózonréteg állapotát, a légkörben található aeroszolok mennyiségét és a felhőzet alakulását kell ismerni és a modellszámításokhoz felhasználni.
A HappySun egy olyan okostelefonos alkalmazás, amely Európa, Afrika és Brazília területére ad előrejelzést és valós idejű adatokat az UV-sugárzás földfelszíni erősségéről, a CAMS adatait felhasználva. Már folynak a kutatások a rendszer továbbfejlesztéséről, a majdani Sentinel-4 és Sentinel-5/5P mérések bevonásával. (Kép: Copernicus Observer)
Hasonló alkalmazás Ausztrália területére a SmartSun. Az országban különösen fontosnak tartják a nap UV-sugárzása okozta bőrrák megelőzését, ezért a meteorológiai szolgálat és az egészségügyi szervezetek összefogásával, a Copernicus adatok felhasználásával nyújtanak naprakész információt és figyelmeztetéseket a felhasználóknak.
A Földközi-tenger térségében évente mintegy 150 ezer embert kezelnek medúzacsípéssel kapcsolatos problémákkal. A medúzák a legrégebb óta a bolygónkon élő többsejtű állatok közé tartoznak, valószínűleg 700 millió évnél régebben lakják a tengereket. A klímaváltozásnak, a tengerek szennyeződésének és ragadozóik tűlhalászásának következtében a medúzák az utóbbi időben elszaporodtak. Egyre közelebb kerülnek a partokhoz is. Ha emberekkel találkoznak, csípéseik nem csak kellemetlenek és fájdalmasak lehetnek, de allergiás reakciókat is kiválthatnak. A fürdőzők és a medúzák találkozásának minél jobb elkerülésére hasznos, ha ismerjük az állatok aktuális elterjedési területeit, a veszélyeztetett partvidékeket.
Egy francia kisvállalkozás, az Acri-ST egy olyan ingyenes okostelefonos alkalmazást (SIMPLEX) fejlesztett ki és az interneten szabadon elérhető térképet tett közzé, amely Franciaország földközi-tengeri partvidékén megmutatja a medúzák tömeges felbukkanását. A szolgáltatáshoz a rendszerben részt vevő több mint 7000 önkéntes felhasználó helyszíni jelzésein kívül kísérleti jelleggel a Copernicus tengeri környezetet monitorozó szolgáltatásának (Copernicus Marine Environment Monitoring Service, CMEMS) adatait is felhasználják. A SIMPLEX mobilalkalmazás felhasználói a tartózkodási helyükre érvényes, valós idejű információt kapnak például a tengervíz hőmérsékletéről és átlátszóságáról.
A Copernicus műholdjai, különösen a Sentinel-3 sorozat tagjai segíthetnek a medúzák előfordulásának előrejelzésében. Ha olyan fizikai és biológiai paraméterértékeket mérnek, amelyek kedvezőek a medúzák számára, számítani lehet a felbukkanásukra. Ilyen fontos paraméterek például a víz hőmérséklete, sótartalma, az áramlások, a klorofill koncentrációja. A használható modellek kifejlesztéséhet a helyi megfigyelésekre is nagy szükség van, így azonosíthatók azok a körülmények, amikor nagy tömegben jelennek meg, vagy éppen eltűnnek a medúzák.
A címben szereplő név egy 4-es kategóriájú hurrikánt takar, amely Texas partjait augusztus 25-én, ereje teljében elérve hatalmas károkat okozott. A széllökések sebessége a partot éréskor meghaladta a 200 km/h-t, volt olyan hely, ahol rövid idő alatt több mint 1 méter eső esett. Ez az első nagy hurrikán a 2005-ös Wilma óta, amely elérte az Egyesült Államok kontinentális területeit. Bár jövetelére – többek között a műholdas megfigyeléseknek köszönhetően – készültek, így is szedett halálos áldozatokat. A 2017-es atlanti-óceáni szezonban a Harvey volt a nyolcadik trópusi vihar, amely nevet kapott, s a harmadik, amely hurrikánná erősödött.
A Sentinel-3A műhold SLSTR (Sea and Land Surface Temperature Radiometer) műszerének méréseiből megállapítható a hőmérséklet eloszlása a hurrikán felhőzetének tetején. (Kép: módosított Copernicus Sentinel adatok / ESA, CC BY-SA 3.0 IGO)
Az európai Copernicus program Sentinel-3A műholdja augusztus 25-én, magyar idő szerint 6:06-kor figyelte meg a Harvey hurrikánt, amint épp Texas partjaihoz közeledett. A képen a színkódolás segítségével a felhőzet tetejének hőmérséklete látható, mintegy 12–15 km-rel a tengerfelszín felett. Középen, a hurrikán „szeme” környezetében –80 °C, a forgószél peremén +20 °C körüli értékek olvashatók le.
A hurrikánok azon természeti jelenségek közé tartoznak, amelyeket leginkább műholdak segítségével lehet jól nyomon követni. A friss műholdfelvételek és mérési adatok révén a hatóságoknak van esélyük óvintézkedésekre azokon a területeken, amerre a hurrikán halad. A műholdas távérzékelési adatok a hőmérséklet mellett információval szolgálnak a forgószél kiterjedéséről, a szél sebességéről, a felhőzet vastagságáról, víz- és jégtartalmáról. A Sentinel-3A műhold egyik fő műszere, az SLSTR (Sea and Land Surface Temperature Radiometer) kilenc hullámsávban és két látóirányban méri a felszín által kisugárzott energiát (az ún. fényességi hőmérsékletet).
„Műholdas segítséggel” hamarabb jutnak a kártérítési összeghez az aszálykárosult rizstermelők Indiában.
Tamilnádu állam India térképén. (Kép: Wikimedia commons CC BY-SA 4.0)
Az országban elsőként a déli Tamilnádu (Tamil Nadu) állam kormányzati szervei támaszkodnak műholdas távérzékeléssel gyűjtött adatokra, amikor az aszálykárok kifizetéséről döntenek. Mondani sem kell, hogy a természeti csapás által sújtott földeken gazdálkodók számára nem csak a pénzügyi segítség, hanem annak a gyors megérkezése is létfontosságú.
Tamilnádu a hatalmas ország 29 államának egyike, fővárosa Csennai (Chennai, régebbi nevén Madras). Az állam lakosainak száma 68 millió körüli, közülük nem kevesebb mint egymillió ember foglalkozik rizstermesztéssel. Most az elmúl 140 éve legnagyobb szárazsága tombol. A rizsföldek számára túl kevés a víz, ennek az alapvető élelmiszernek a terméshozama drasztikusan lecsökken, ami nyomort és elégedetlenséget szül.
Az európai Copernicus földmegfigyelő program adatai, amelyek világszerte bárki számára ingyenesen hozzáférhetők, némi segítséget tudnak nyújtani ebben a helyzetben is. A mezőgazdasági károkat biztosító indiai társaságnál (Agricultural Insurance Company of India) a radaros Sentinel-1 műholdaktól származó információ alapján a megszokottnál sokkal gyorsabban, objektív és átlátható módon meg tudják becsülni, hogy egy-egy adott területen mekkora a terméskiesés. Így eddig már több mint 200 ezer termelő juthatott kártérítéshez. A kárbecslés mellett arra is használják a távérzékelési módszert, hogy a betakarítás után meg tudják becsülni a rizs adott évi terméshozamát.
A Sentinel-1 adatokból készített 2016-os térkép a rizstermelő vidékeket mutatja a dél-indiai Tamilnádu államban. Világoskék és lila színezésűek a megművelt rizsföldek, zöld különböző árnyalatai erdővel borított vidékeket jelölnek. (Kép: módosított Copernicus Sentinel adatok 2016 / RIICE / TNAU)
Miért a radaros méréseket végző Sentinel-1 műholdak adatait alkalmazzák? Az optikai műholdfelvételek készítéséhez felhőmentes időre van szükség, ami a trópusi és szubtrópusi területeken azt jelenti, hogy távolról sem minden áthaladáskor lehet a felszínt látni a világűrből. Másrészt a radaros műholdaknak nincs szükségük napfényre a képalkotáshoz. Akár éjszaka is tudnak dolgozni, ugyanis aktív távérzékelést végeznek: a felszín leképezéséhez a radarhullámokat maguk bocsátják ki, s a visszaszórt jeleket detektálják.
Az államban az átlagos hektáronkénti rizshozam 3,5–5 tonna között szokott változni. Ezen a térképen a 2016–2017-es szezon várható terméshozamai láthatók a Sentinel-1 adataiból becsülve. A színkódolás alapján az értékek szokatlanul alacsonyak, egyes helyeken (pirossal jelölve) egyáltalán nincs termés. (Kép: módosított Copernicus Sentinel adatok 2016 / RIICE / TNAU)
A Sentinel-1 radarképek és a rizs terméshozama modellezésének kombinálásával egy német–svájci program (Remote-Sensing based Information and Insurance for Crops in Emerging Economies initiative, RIICE) foglalkozik. Az ő eljárásukat alkalmazzák Indiában is. A rizs radarműholdas adatokon nyugvó termésbecslését a Sentinel-1A/B műholdpáros által garantált sűrű visszatérési idők, a Copernicis Sentinel adatok jó minősége, gyors és könnyű elérhetősége tette szolgálatszerűen alkalmazhatóvá a gyakorlatban.
Erdőtüzek sora és vízhiány kísérte a hosszan tartó augusztusi forróságot Európa déli részén.
Az alábbi térkép a Copernicus földmegfigyelő program Sentinel-3A műholdjának mérési adatai alapján készült. Az űreszköz fedélzeti műszereinek egyike (Sea and Land Surface Temperature Radiometer, SLSTR) egy 9 színben, köztük infravörös tartományban is érzékeny sugárzásmérő. Méréseiből meghatározható a tengerek és szárazföldek felszínének hőmérséklete.
Augusztus 7-én – ahogy a megelőző hetek napjain is – sok helyen a 40 Celsius-fokot is meghaladta a felszínhőmérséklet. Olaszország nagy része – beleértve Róma, Nápoly, Firenze környékét, Szardínia és Szicília szigetét – szenvedett a hőhullámtól, amelynek találó nevet is adtak: Lucifer. Extrém magas hőmérsékleteket mértek Spanyolország, Portugália és a Balkán-félsziget országai területén is.
A Sentinel-3A műhold SLSTR műszere a felszín által kisugárzott hőt méri, ami nem azonos az időjárás-jelentésekben általában szereplő levegő-hőmérséklettel. A türkiztől vörösig terjedő színskáláról leolvasható a felszínhőmérséklet. A fehérrel jelzett területekről nincs értelmezhető adat. (Kép: módosított Copernicus Sentinel adatok 2017 / ESA, CC BY-SA 3.0 IGO)
Az erdőtüzeken, a vízkorlátozásokon túl népszerű turisztikai célpontokat is be kényszerültek zárni, ahol felmondta a szolgálatot a légkondicionálás. Az Európa déli, keleti és középső részén 2003 óta nem tapasztalt kitartó forróság kárt tett a termésben, sokaknál egészségügyi problémát okozott, sőt halálos áldozatokról is érkeztek hírek.
Az európai űrszektor legnagyobb éves rendezvényét idén Észtország fővárosában, Tallinnban tartják, november 3–9. között.
Az Európai Űrhét (European Space Week 2017) fő célja az űrtevékenységen dolgozó közösség és az eddig a világűr kutatásába és hasznosításába be nem kapcsolódó vállalkozások, innovátorok, érdeklődők kapcsolatának építése. Ezért a program középpontjában a legújabb, legkorszerűbb űralkalmazások bemutatása, megismertetése áll. Az Európai Unió soros elnökségét 2017 második felében ellátó Észtország programjában a digitális Európa és az adatok szabad áramlása külön hangsúlyt kapott. Talán nem is kell külön felhívni rá a figyelmet, hogy a Copernicus programnak és alkalmazásainak kiemelt helye lesz a rendezvényen.
Az űrnek szentelt hét alatt tíznél is több tematikus esemény, konferencia lesz. Meghívott előadóként és kerekasztal-beszélgetések résztvevőjeként megjelennek az európai űrszektor vezetői, mások mellett például Johann-Dietrich Wörner, az Európai Űrügynökség főigazgatója vagy Elżbieta Bieńkowska, az Európai Bizottság belső piacért, valamint az ipar-, a vállalkozás- és a kkv-politikáért felelős biztosa.
Az Európai Űrhét 2017 rendezvény honlapján már most nyitva áll az előregisztráció lehetősége.
A C-sávú apertúraszintézises radarberendezéssel (Synthetic Aperture Radar, SAR) felszerelt Sentinel-1A volt az európai Copernicus földmegfigyelő program elsőként felbocsátott műholdja. 2014 áprilisa óta kering közel 700 km magas, kvázi-poláris (az egyenlítői síkhoz képest 98,2°-os hajlásszögű), ún. napszinkron pályán. Adatai 2014 októbere óta szolgálatszerűen elérhetők, tervezett élettartama minimum 7 év.
A Sentinel-1A működtetéséhez korántsem elegendő a fenti pontossággal tudni, hogy éppen hol kering. A SAR berendezés adatainak interferometrikus alkalmazása például csak akkor lehetséges, ha a műhold pályáját úgy igazítják, hogy egy-egy adott terület fölött megfelelő hibahatáron belül mindig ugyanott, azonos pályaíven repüljön el. A Sentinel-1A üzemeltetéséhez ezért az űreszköz mindenkori térbeli pozícióját mindössze 5 cm-es (!) pontossággal szükséges ismerni. Mint egy nemrég megjelent publikációjukban a pályameghatározással megbízott európai konzorcium (Copernicus Precise Orbit Determination Service, CPOD) szakemberei részletesen is ismertették, ezt a szigorú követelményt sikerült teljesíteni.
A precíz pályameghatározás lelke egy kétfrekvenciás, nyolc csatornás GPS vevőberendezés a műhold fedélzetén. A jól ismert és a földfelszínen is széles körben használt amerikai navigációs rendszer műholdjaira végzett méréseket aztán a legfejlettebb szoftverekkel, a legpontosabb fizikai modellek felhasználásával dolgozzák fel. Figyelembe kell venni például a Föld nehézségi erőterének, az árapálynak a modelljét, a műholdat érő nem gravitációs hatásokat (a még abban a magasságban is meglevő légellenállást és a Naptól származó sugárnyomást). Nem kerülhető el a GPS vevőantenna fáziscentrum-változásának modellezése sem.
A Sentinel-1A műhold fantáziaképe, rajta a műholdtest szerkezeti modellje (satellite reference frame, SRF) és a GPS antenna koordinátarendszere (antenna reference frame, ARF) tengelyeinek megjelölésével. (Kép: ESA / Peter et al. 2017)
A Sentinel-1A esetében nincs alternatív módszer a pályameghatározás ellenőrzésére, a minőséget több feldolgozó központban függetlenül végzett számításokkal igyekeznek biztosítani. Más műholdaknál ez nem feltétlenül így van, például a Copernicus program 2016 februárjában indított Sentinel-3A holdja esetében a fedélzeten egy DORIS(Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite) vevőberendezés és egy lézertükör is helyet kapott. Ez utóbbit földi állomásokról végzett precíz műholdas lézertávméréshez használják. Így különböző elven alapuló technikákkal is képesek ellenőrizni a pályaszámítás pontosságát.
A Sentinel-1A esetében a pályamegoldások összehasonlítása révén sikerült kiküszöbölni egy sugárirányban fellépő kb. 3 cm-es szisztematikus hibát, amit vissza tudtak vezetni a műhold geometriai modelljében meglevő eltérésre. Ezt az eltérést korrigálva, az összehasonlítások tanúsága szerint az 5 cm-en belüli helyzetmeghatározási pontosságot valóban sikerül garantálni a Sentinel-1A üzemeltetői számára.
Nemrég a sajtó képviselői is megismerkedhettek a megépült Sentinel-5P műholddal, amely most elindul Oroszországba, hogy szeptemberben onnan álljon pályára.
Az európai Copernicus földmegfigyelő program műholdjai a Sentinelek. A név mögött álló sorszám a műholdtípus feladatára utal. Az 1-es számú sorozat tagjai például radaros, a 2-eséi optikai és infravörös sávú megfigyeléseket végeznek. Az összetett feladattal rendelkező Sentinel-3 holdak főleg az óceánokat, de a szárazföldeket is vizsgálják, a felszín hőmérsékletét, színét, valamint a tengerszint magasságát mérik. Az említett sorozatokból már egy (Sentinel-3A) vagy két (Sentinel-1A és -1B, valamint Sentinel-2A és -2B) példány repül. A sorozatszámok mögött álló betűjelek (A, B, később majd a továbbiak) pedig a fő szabály szerint a felbocsátás sorrendjét jelzik.
A Copernicus program hatodik dedikált műholdja, a Sentinel-5P várhatóan szeptember végén startol az észak-oroszországi Pleszeckből, egy Rokot hordozórakétával. Nevében a P betű kivételesen más jelentéssel bír, a Precursor (előfutár) szó rövidítése. Vagyis még nem az „igazi” Sentinel-5 sorozatba tartozik, csak az első ilyen űreszköz elkészültéig terjedő időszakot hidalják át vele. A Copernicus műholdjai közül elsőként kifejezetten a levegő összetételének mérésére tervezték.
A Sentinel-5P (Precursor) műholdat július 20-án a gyártó Airbus Defence and Space cégcsoport nagy-britanniai (Stevenage) egységének tisztaszobájában tekinthették meg az egybegyűltek. A gyártó konzorciumban 30 európai űripari cég működött közre. (Kép: ESA / P. Sebirot )
A műhold holland vezetéssel fejlesztett Tropomi nevű műszerével a légkörben nyomokban előforduló gázok, például a nitrogén-dioxid, ózon, formaldehid, kén-dioxid, metán, szén-monoxid, valamint az aeroszolok koncentrációját tudják majd mérni. Ezek mind lényeges szerepet játszanak az általunk belélegzett levegő minőségének alakításában. Monitorozásuk nem csak egészségügyi szempontból fontos, de a klímakutatók számára is hasznos információval szolgál. A Sentinel-5P 2600 km széles sávokban pásztázva naponta egyszer az egész Földet fel tudja mérni. Az adatokat a Copernicus program légkör-monitorozó szolgáltatása használja majd, amely levegőminőségi előrejelzéseket ad és segíti a döntéshozókat, ha intézkedésekre volna szükség a szennyezés csökkentésére. Azonosíthatók a légszennyezettségi szempontból kockázatos helyek és időszakok. Az adatok alapján előrejelzés adható a káros ibolyántúli napsugárzás erősségével és a légi közlekedést veszélyeztető vulkáni eredetű hamu menyiségével kapcsolatban is.
A Sentinel-5 küldetések néhány év múlva, várhatóan 2021-től indulnak, az alacsony pályás, második generációs MetOp meteorológiai műholdak fedélzetén. Addig is az önálló Sentinel-5P szolgáltatja majd a levegőminőség űrből való monitorozásához elengedhetetlen adatokat.
Érdekesség, hogy az eseményre Nagy-Britanniában került sor, és ebből az alkalomból az Európai Unióból való kilépési tárgyalásokat folytató ország illetékesei kifejtették, hogy a britek az uniós Copernicus programból a brexit ellenére nem szeretnének kilépni. A részvétel folytatása mindenesetre az EU és Nagy-Britannia közötti tárgyalások napirendjére kell kerüljön. (A britek EU-s kilépése természetesen nincs hatással ESA tagságukra, amit a továbbiakban is fenn szeretnének tartani, viszont a helyzet bonyolódik az olyan közös EU–ESA programokban, mint amilyen a Copernicus is.)
Milyen felszín- és épületmozgások voltak az elmúlt 2 és fél évben a fővárosban és környékén? Erre tudunk választ adni közel 7000 négyzetkilométeren, mintegy 1,5 millió pontban a legkorszerűbb űrgeodéziai módszer segítségével.
Elkészítettük Budapest és környéke első, a Sentinel-1 műholdak adatain végzett állandó szórópontú műholdradar-interferometriás elemzését. A 2014 októbere óta eltelt időszakban összesen 80 műholdátvonulás alkalmával észlelt adatok alapos, komplex feldolgozásával soha nem látott részletességgel rajzolódik ki környezetünk elsősorban magassági irányú mozgása.
Budapesten és tágabb környezetében a térképen fehérrel megjelölt pontokon, mintegy 1,5 millió helyen áll rendelkezésre az elmúlt 2 és fél év mozgástörténete. A kőbányai kivágás a műholdirányú sebesség alapján színkódolt. (Kép: Geo-Sentinel Kft.)
Budapesten és környékén a legkiterjedtebb és legnagyobb, akár több mint 1 cm/év nagyságú felszínemelkedés Kőbányán volt kimutatható a korábbi műholdradaros, illetve földi ellenőrző mérések alapján. Ennek oka a feltételezések szerint a múlt század második felében még számottevő helyi vízkivétel megszűnése, a talajvíz elmúlt évtizedekben tapasztalható jelentős megemelkedése volt. A most bemutatott eredmények egyértelműen bizonyítják, hogy a kőbányai kiemelkedés a terület közel egészén lelassult és lényegében megállt. Jelenleg már csak az anomália délnyugati részén mérhető a korábbiakhoz képest jóval kisebb, legfeljebb 2 mm/év sebességű emelkedés.
Budapest X. kerülete (Kőbánya) és környezete kiemelkedésének időbeli alakulása a Sentinel-1 és a korábbi műholdradar-interferometriás eredmények alapján. (Animáció: Geo-Sentinel Kft., adatok és feldolgozás: Terrafirma 1995-2006, Copernicus Sentinel / Geo-Sentinel Kft. 2014-2017, háttér: Google Earth)
A műholdradar-interferometriás adatokkal elérhető pontosságot jól példázza a Megyeri híd esete, ahol a híd egyes részeinek műholdirányú mozgásában megfigyelhető, kb. 1 cm amplitúdójú, évszakos periódusú jel egyértelműen összefüggésbe hozható a hőmérséklet változásával. A műholdas módszerrel többek között a hídszerkezet hőtágulásából adódó kis deformációkat is ki lehet mutatni.
A Megyeri híd műholdirányú mozgását az évszakokhoz kapcsolódó hőmérséklet-változások alakítják. (Kép: Geo-Sentinel Kft., hőmérséklet adatok: LHBP METAR)
A Sentinel-1 műholdak észlelései hosszú időn keresztül folytatódnak, az idő előrehaladtával a mozgástörténet a mostaninál is pontosabb meghatározása válik majd lehetővé. Ezek az adatok fontosak lehetnek például bányászati, olajipari és vízügyi szakemberek, nagy fontosságú létesítmények üzemeltetői, közmű- és útépítők, mélyépítők, ingatlanfejlesztők, biztosítótársaságok, önkormányzatok számára, de bárki másnak is, akinek a világ bármely pontján a talaj, az épületek és építmények stabilitásának, mozgásának ismerete hasznos vagy érdekes.
A fenti eredményeket először az Európai Űrügynökség (ESA) Fringe 2017 konferenciáján mutattuk be a finnországi Helsinkiben.
A műholdradar-interferometriáról
A műholdradar-interferometria (Synthetic Aperture Radar Interferometry, InSAR), és ezen belül is az állandó szórópontokat használó módszer (Persistent Scatterer InSAR, PSI) egy olyan mozgásvizsgálati technika, amelynek kifejlődését az Európai Űrügynökség (ESA) műholdjain elhelyezett radarberendezések tették lehetővé, az 1990-es évek elejétől. Az apertúraszintézis elvén működő műholdas radarok a Föld körüli pályáról egy adott frekvencián mikrohullámú sugárzást bocsátanak le a Föld felszíne felé, majd az onnan visszaverődött (szórt) jeleket detektálják. A radarjelek amplitúdója, fázisa és polarizációja különféle információt hordoz például a felszínborításról, a növényzetről, a domborzati viszonyokról, a talaj nedvességtartalmáról. Mivel a műholdak pályáját úgy alakítják ki, hogy azok meghatározott időszakonként újra és újra elrepüljenek pontosan ugyanazon területek felett, az egymás utáni visszatérések sorozata alkalmával végzett észlelések összehasonlításával egy idő után a felszín változásaira is lehet következtetni. Épp ezt csinálja a PSI: a radarmérések fázisviszonyainak pontos meghatározásával meg tudja állapítani, hogy a felszínen elhelyezkedő szórópontok (centiméteres hullámhosszok esetén jellemzően épületek, ember alkotta műtárgyak) műholdirányú távolsága hogyan változik az idővel. A mért fáziskülönbségeknek több összetevője van. Az adatok gondos feldolgozásával, az egyéb hatások modellezésével és korrekciójával ki lehet mutatni a tisztán a felszínváltozásból eredő elmozdulásokat.
A műholdradar-interferometrián alapuló mozgásvizsgálatnak számos előnye van a hagyományos földfelszíni mérési technikákkal összehasonlítva. A felülről, sűrű időbeli mintavételezéssel végzett mérések révén nagy magassági irányú pontosság érhető el. A műholdak akár több száz km-es kiterjedésű látómezeje miatt egységes módon egyszerre hatalmas területet lehet lefedni a mérésekkel. A módszer használata igazán a beépített területeken ideális, ahol a sok szórópont miatt a térbeli felbontása igen sűrű lehet. Mivel az ilyen típusú műholdas észlelések kezdete óta rendelkezésre állnak adatok, a technikával akár a „múltba is láthatunk”, korábbi mozgásokat is feltérképezhetünk. Földi referenciapontokat sem kell hozzá létrehozni, és olyan létesítmények mozgástörténetének a vizsgálatára is ugyanolyan egyszerűen alkalmas, amilyeneket egyébként a tulajdonos engedélye nélkül a helyszínen nem lehetne megközelíteni. A PSI technika természetesen nem mindentudó, így nem is válthatja ki teljesen a földi méréseket: ahol például nincsenek állandó szórópontok (erdős, növény borította területeken, mezőgazdasági táblákon), ott nem mindig alkalmazható – hacsak nem telepítünk mesterséges, a radarjeleket a műhold irányába visszaverő szerkezeteket. Mivel a műholdak nem függőlegesen, hanem azzal bizonyos szöget bezárva bocsátják a felszínre a radarjeleiket, a vízszintes felületekről nincs visszaverődés a műhold irányába.
A mozgások tényének kimutatásánál összetettebb feladat az esetleges felszínváltozások okainak kiderítése. Ez sok esetben körültekintő tudományos és műszaki elemzést kíván. PSI technikával már néhány év leforgása alatt is könnyen mérhető lehet például a felszín alatti ivó- vagy öntözővíz, esetleg a szénhidrogének kitermelése miatti süllyedés, vagy épp ellenkezőleg, az ilyen tevékenység felhagyását követő kiemelkedés. Szóba jöhetnek kiváltó okként az infrastrukturális beruházások, mélyépítés, alagútfúrás, metró-, út- és vasútépítés. A PSI technika ideális a nagyfontosságú építmények stabilitás- és mozgásvizsgálatára, mozgástörténetük feltárására. Esetleges sérülésük így idejekorán történő beavatkozással megelőzhető. De némi erőfeszítés árán lényegében bárki, bárhol a világon megtudhatja, hogyan mozog a számára fontos építmény vagy terület!
A Copernicus programról és a Sentinel-1 műholdakról
Az Európai Bizottság, valamint az Európai Űrügynökség (ESA) közös nagyszabású földmegfigyelési programja a Copernicus. Feladata globális, folyamatos, nagy mértékben automatizált, megbízható, pontos, gyors földmegfigyelési adatok biztosítása szolgálatszerűen, nem utolsósorban műholdas eszközök felhasználásával, a lehető legváltozatosabb formákban és adattípusokkal. Fontos, hogy a Copernicus program adatpolitikája értelmében a műholdas mérési adatokat szabadon, ingyenesen elérhetővé teszik minden felhasználó számára. A fő cél a társadalom és a gazdaság számos területén a műholdas távérzékelési adatok használatának, hasznosításának elősegítése. A világ legösszetettebb földmegfigyelési programjára Európa 2020-ig a becslések szerint összesen 6,7 milliárd eurót költ, ami ugyanakkor a gazdasági haszon révén hosszabb távon sokszorosan megtérül.
Egy Sentinel-1 műhold a Föld körül. (Fantáziakép: ESA / Pierre Carril)
Sentinel-1 az európai Copernicus földmegfigyelő program apertúraszintézises radarberendezéssel felszerelt műholdjainak neve. Ezek a műholdak 5,405 GHz-es frekvencián (5,55 cm-es hullámhosszon) bocsátják ki a rádióhullámokat a Föld felé, és 12 m hosszú antennájukkal veszik a felszínről visszaverődött jeleket. Közülük az első, a Sentinel-1A 2014 áprilisában, párja, a Sentinel-1B két évvel később indult. Tervezett működési élettartamuk legalább 7 év. Azonos alakú, a felszíntől mérve közel 700 km magasan, a pólusok fölött húzódó pályán, egymással „szemben” keringenek a Föld körül, így optimalizálják a visszatérési időt a földfelszín egy adott területére vonatkozóan. A két megegyező felszereltségű műholdat használó konfiguráció előnye, hogy egy-egy területről – adott repülési irányt (északról délre, vagy délről északra) figyelembe véve – 6 napos visszatérési idővel végezhetnek újabb radarméréseket (ez a szám az Egyenlítőnél érvényes, magasabb földrajzi szélességeknél rövidebb lehet a visszatérési idő). A műholdak négyféle üzemmódban, különböző szélességű sávokban és más-más felbontással képesek felmérni a földfelszínt. Már megkezdődtek az előkészületek két újabb űreszköz gyártására (Sentinel-1C és -1D), ami biztosítja, hogy hosszú távon, legalább a 2030-as évek végéig folyamatos legyen a mérések sorozata.
A Nápoly melletti vulkán nem kitörésével, hanem a hegyen pusztító erdőtűz füstjével került a műholdképekre. Az Olaszországban is forró és száraz nyár közepi időjárás következtében megszaporodtak az erdőtüzek. A természeti csapás elérte a Vezúv oldalát is. Egy felületes szemlélő akár azt is gondolhatta, hogy 1944 után újból aktívvá vált a tűzhányó, amelynek időszámításunk szerinti 79-ben történt nevezetes kitörése során pusztult el az ókori Pompeii városa.
Az európai Copernicus földmegfigyelő program Sentinel-2B műholdjának július 12-i felvételei közül két különböző hullámhosszon (színben) készített kép látható alább. Az egyik inkább a füstfelhőt, a másik magukat a tüzeket emeli ki jobban.
A Sentinel-2B július 12-én készített képein a Vezúv (középtájt jobbra) mellett másik helyszínen (Positano mellett) is látszik a kiterjedt erdőtűz. (Animált kép: módosított Copernicus Sentinel adatok / ESA, CC BY-SA 3.0 IGO)
A hatalmas füst nyomán óvintézkedésekre, lakosok kitelepítésére is sort kellett keríteni. A Vezúv erdős lejtői 1995 óta nemzeti parki védettség alatt állnak, most a faállományban nagy kár keletkezett.
A Vezúv az éjszakai műholdképeken általában sötét szigetként tűnik fel Nápoly és a környező települések fénytengerében. Július 12-én az amerikai Suomi NPP műhold VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) műszerének felvételén azonban az erdőtüzek kivilágították a vulkáni hegyet is. Bal oldalt összehasonlításul az ugyanarról a területről július 9-én, még az erdőtüzek fellángolása előtt készült éjszakai műholdkép. (Kép: NASA Earth Observatory / Joshua Stevens / LANCE/EOSDIS Rapid Response)
Nemrég foglalkoztunk az Antarktiszi-félszigetnél található Larsen C-jégself tavaly ősz óta egyre növekvő repedésével, aminek fejlődését többféle műholdas távérzékelési módszerrel, köztük Sentinel-1 radaros mérésekkel követték.
A szakemberek tavaszi jóslata szerint a repedés még ebben az évben oda vezethet, hogy a jégself egy hatalmas darabja leszakad és önálló jéghegyként útra kel, eltávolodva az Antarktisztól. A legfrissebb hír szerint az esemény július 12-én be is következett. Az európai Copernicus program Sentinel-1 radaros műholdjainak egyike megfigyelte, ahogy a repedés végigért, és egy Luxemburg területének kétszeresét is meghaladó méretű jéghegy keletkezett, örökre megváltoztatva az antarktiszi partvidéket.
A repedés mentén leszakadt jéghegy a Sentinel-1B radarképén, július 12-én. (Kép: módosított Copernicus Sentinel adatok / ESA, CC BY-SA 3.0 IGO)
A selfjég a partról a tenger fölé benyúló, a vízen lebegő jégtömeg. Így a jéghegy leszakadása közvetlenül nem emeli meg a vízszintet. Azonban a selfjég hozzájárul a szárazföldről a tenger felé haladó gleccserjég feltartóztatásához. Ha pedig gyengül vagy megszűnik a „dugó”, gyorsabban áramolhat a jégfolyam is.
A most leszakadt, az eddig megfigyelt egyik legnagyobb jéghegy tömege milliószor millió tonnásra becsülhető. A benne fagyott víz mennyisége az észak-amerikai Ontario-tó teljes vízkészletéhez hasonlítható. A Larsen C selfjegének mintegy 10%-a veszett most el.
