Archívy autora: Martin Leško

Družicová misia Sentinel-1 – prvý satelit z rozsiahlej rodiny satelitov Sentinel

Úlohou družicovej misie Sentinel-1 je v prvom rade zabezpečiť kontinuitu poskytovania SAR dát a naviazať tak na predchádzajúce misie satelitov ERS-1, ERS-2 a Envisat. Nová technológia však umožňuje rozšíriť pole pôsobnosti misie, pričom aplikačné oblasti definovala EC (European Commision) na základe požiadaviek užívateľov jednotlivých oblastí, ktoré každým dňom neustále narastajú. SAR dáta sú dáta získané technológiou radarovej interferometrie (SAR je skratka pre Synthetic Aperture Radar – Radar so syntetizujúcou apertúrou) a predstavujú predovšetkým radarové snímky zemského povrchu či už kontinentov alebo morí a oceánov. Po rozsiahlých štúdiach a konzultáciach s užívateľmi bola misia Sentinel-1 vybavená technológiou umožňujúcou získavať dáta pre tri prioritné aplikačné oblasti:

  • námorné služby,
  • monitorovanie krajiny,
  • bezpečnostné služby

Z uvedených aplikačných oblastí vyplývajú nasledujúce úlohy misie:

  • monitorovanie morských ľadovcových oblastí a arktického životného prostredia,
  • sledovanie morského životného prostredia,
  • mapovanie ropných škvŕn,
  • monitorovanie pohybov zemského povrchu,
  • mapovanie povrchu krajiny – lesy, voda, pôda, poľnohospodárstvo,
  • klasifikácia povrchovej pokrývky,
  • detekovanie námorných plavidiel,
  • monitorovanie námorných ciest kvôli vyhľadávaniu ilegálnych aktivít,
  • detekovanie neoprávnených stavieb v odľahlých oblastiach,
  • monitorovanie prírodných katastrof – povodne, zemetrasenia, vulkanické erupcie, zosuvy pôdy …

Základná charakteristika satelitu Sentinel-1A

Sentinel-1 pozostáva z konfigurácie dvoch satelitov, Sentinel-1A a Sentinel-1B. Sentinel-1A je momentálne v prevádzke. Na obežnú dráhu bol vypustený 3. apríla 2014. Spustenie prevádzky satelitu Sentinel-1B je naplánované na rok 2016. Plánovaná prevádzková životnosť oboch družíc je 7 rokov (presné výpočty definujú životnosť na 7,25 rokov). Definícia obežnej dráhy Sentinel-1A:

  • slnko-synchrónna, blízko polárna, kruhová orbita,
  • výška – 639 km,
  • sklon – 98,18°,
  • cyklus opakovania – 175 orbít za 12 dní,
  • presnosť určenia orbity (prípadne znalosť orbity) je 10 metrov pri použití dvojfrekvenčných prijímačov GPS.

Pre plnenie úloh interferometrie sa vyžaduje presná znalosť polohy družice, ktorá je striktne kontrolovaná riadiacim centrom prostredníctvom fiktívnej fixnej tuby (Obr.1) s polomerom 50 metrov od nominálnej prevádzkovej dráhy satelitu. V tejto tube bude satelit udržiavaný počas svojej životnosti.

Obr.1 Fixná tuba dráhy satelitu Sentinel 1-A

Obr.1 Fixná tuba dráhy satelitu Sentinel 1-A

Obr.2 Rozmery satelitu Sentinel 1-A

Obr.2 Rozmery satelitu Sentinel 1-A

Hlavné parametre satelitu Sentinel-1A:

  • štartovacia váha – 2336 kg (vrátane 154 kg paliva),
  • 2 solárne krídla – každé krídlo sa skladá z piatich panelov,
  • batéria (používa sa pri prevádzke mimo dosahu slnečného žiarenia) – technológia Li-ion, kapacita 324 Ah,
  • palubná kapacita na ukladanie dát – 1410 Gbit,
  • rýchlosť prenosu dát pri použití S-vlnového pásma – 16/128/512 kbit/s (táto rýchlosť je
    programovateľná),
  • rýchlosť prenosu vedeckých dát použitím X-vlnového pásma – 600 Mbit/s

Technologická štruktúra satelitu Sentinel-1A

Tvar satelitu (Obr. 2 a Obr. 3) je definovaný prevažne C-vlnovým SAR nástrojom (C-SAR nástroj), dvoma solárnymi panelmi a veľkým palubným úložiskom dát nachádzajúcim sa na platforme.

Obr.3 Vonkajšia štruktúra satelitu Sentinel 1-A

Obr.3 Vonkajšia štruktúra satelitu Sentinel 1-A

Sentinel-1A obsahuje okrem antény GNSS aj laserový komunikačný terminál – LCT (z angl. Laser Communication Terminal), ktorý umožňuje prenos zaznamenaných dát z družice na zemský povrch. Anténa GNSS slúži na presné určovanie polohy na obežnej dráhe prípadne na definovanie dráhových korekcií.

Satelit sa skladá z množstva systémov a podsystémov zabezpečujúcich jeho správnu funkčnosť a kontrolu dráhových parametrov. Podsystém AVS (z angl. Avionics Subsystem) plní dve funkcie:

  • spracovanie dát
  • dráhová kontrola

AVS vykonáva všetky funkcie súvisiace s riadením dát a ich ukladaním do úložiska vedeckých dát satelitu. Jeho súčasťou je ďalší podsystém AOCS zahŕňajúci hviezdne senzory, jemné slnečné senzory, jemný gyroskop, 2 solárne pohony a 14 trysiek. Tento podsystém umožňuje kontrolu a korekciu polohy satelitu na jeho obežnej dráhe.

Podsystém PDHT (z angl. Payload Data Handling & Transmission subsystem) umožňuje zber dát nástrojmi na to určenými, pričom zabezpečuje ich uloženie a prenos na zemský povrch prostredníctvom vysielaného X-vlnového signálu. PDHT pozostáva z dvoch zostáv:

  • TXA (z angl. Telemetry X-band transmission Assembly) – tzv. telemetria X-vlnovej prenosovej sústavy realizuje kódovanie, moduláciu, konverziu, zosilnenie i filtráciu vysielaného signálu,
  • XBAA (z angl. X-Band Antenna Assembly) – anténna sústava slúžiaca na prenos upraveného X-vlnového signálu zo satelitu na zemský povrch.

Subsystém PRP (z angl. Propulsion Subsystem) – pohonný subsystém skladajúci sa z 14 reakčných kontrolných trysiek (RCT – Reaction Control Thrusters) umiestnených na štyroch odlišných stranách satelitu. Zahŕňa prostriedky (uvedené RCT), ktoré umožňujú realizovať dráhové korekcie ako súčasť striktnej kontroly obežnej dráhy. Po štarte sa pohonný subsystém použil na správne umiestnenie satelitu na jeho obežnú dráhu. V súčasnosti sa využívajú prevažne trysky na -Z strane satelitu, ktoré špeciálne slúžia na udržiavanie správnej výšky družice.

RF komunikácia – predstavuje systém pre prenos dát S-vlnovým pásmom zo zemského povrchu na satelit prenosovou rýchlosťou 4 kbit/s a zo satelitu na zemský povrch nastaviteľnou prenosovou rýchlosťou 16, 128 alebo 512 kbit/s. Zahŕňa taktiež bezpečnostnú poistku, tzv. bezpečnostný trailer, ktorý je vysielaný spolu so signálom, je deaktivovaný len príslušným autentickým kódom čím chráni prenášané dáta pred neoprávneným zásahom. Oprávnený užívateľ získa dáta do 1 hodiny od prijatia signálu pozemným riadiacim centrom a do 24 hodín ak si vyžiada dáta z archívu.

Obr.4 Podrobnejší pohľad na platformu satelitu Sentinel 1-A

Obr.4 Podrobnejší pohľad na platformu satelitu Sentinel 1-A

C-SAR nástroj – aktívny snímací systém slúžiaci na monitorovanie zemského povrchu a oceánov s využitím C-vlnového pásma elektromagnetického žiarenia s vlnovou dĺžkou 3,75 – 7, 50 cm a s frekvenciou 4 –8 GHz. Pod označením aktívny snímací systém sa rozumie, že C-SAR nástroj sám generuje elektromagnetické žiarenie, ktoré vysiela smerom k zemskému povrchu. Po odrazení od povrchu zeme sa signál vráti späť do vysielača. Takéto odrazené žiarenie poskytuje informácie o zemskom povrchu vo forme amplitúdy a fázy odrazeného žiarenia.

Označenie SAR (Synthetic Aperture Radar) predstavuje radar so syntetizujúcou apretúrou, ktorého rozlíšenie nezávisí od veľkosti antény (rozlišovacia schopnosť antény výrazne závisí od jej veľkosti, avšak umiestnenie takýchto antén okolo planéty je príliš komplikované a finančne náročné) ale zmena rozlišovacej schopnosti je zabezpečená využívaním úzkej časti pulzu pomocou Dopplerovského princípu. C-SAR sa skladá z dvoch hlavných podsystémov:

  • SAS (z angl. SAR Antenna Subsystem) – SAR anténny podsystém,
  • SES (z angl. SAR Electronics Subsystem) – SAR elektronický podsystém.

SAS reprezentuje senzorovú časť C-SAR nástroja zahŕňajúc fázovú kontrolu realizovanú v oblasti antény. Funkcie podsystému SAS sú poskytované prenosovými prijímacími modulmi (TRMs – Transmit Receive Modules). SAS dokáže rýchlo elektronicky riadiť lúč vysielaného elektromagnetického žiarenia, umožňuje jeho tvarovanie a aj výber polarizácie. Duálna polarizačná anténa realizuje prenos signálu buď v jednej ale voliteľnej polarizácii (horizontálna polarizácia H alebo vertikálna polarizácia V – HH alebo VV) alebo simultánne prijíma obe polarizácie (aj H aj V – HH+HV alebo VV+VH). Tzv. duálne polarizačné SAR produkty umožňujú merať polarizačné vlastnosti terénu čím poskytujú lepšiu klasifikáciu bodových cieľov na zemskom povrchu a analýza polarimetrických rozkladov prináša nové poznatky o procese rozptylu pri odrazení elektromagnetického žiarenia.

Obr.5 C-SAR anténa

Obr.5 C-SAR anténa

Využitie polarimetrie rozširuje aplikačné pole produktov satelitu Sentinel-1A:

  • poľnohospodárstvo: identifikácia typu plodiny, monitorovanie stavu plodiny, meranie vlhkosti pôdy,
  • lesníctvo: odhad biomasy, identifikácia druhu lesa a mapovanie ohňom zničených oblastí,
  • hydrológia: monitorovanie mokradí a snehovej pokrývky,
  • oceanografia: identifikácia morského ľadu, meranie pobrežných veterných polí, detekovanie ropných škvŕn,
  • bezpečnosť: detekcia a klasifikácia lodí.

Po vygenerovaní radarového signálu sa vykoná jeho konverzia na C-vlnový signál v rámci SES a pred vyžiarením príp. vyslaním k zemskému povrchu ešte musí prejsť vysoko výkonnými zosilňovačmi. Vyžarovanie signálu a echo príjem (príjem odrazeného signálu) sú realizované rovnakou anténou. Po prijatí je echo signál zosilnený, vyfiltrovaný a konvertovaný na základné pásmo podsystému SES, následne je zdigitalizovaný a naformátovaný aby sa mohol zaznamenať a uložiť.

SES predstavuje jadro radarového prístroja. Je napojený na SAS, k počítaču platformy a subsystému PDHT. SES je prispôsobený na vysielanie i príjem signálu pričom poskytuje modulárny prístup ku generovanému i prijatému elektromagnetickému signálu a umožňuje manipuláciu s režimami duálnej polarizácie. Základnými funkciami SES sú:

  • regulácia činnosti radaru, riadenie časovania vysielaných impulzov elektromagnetického žiarenia, kontrola redundancie,
  • modulácia a konverzia signálu pri jeho vysielaní, demodulácia a filtrovanie signálu pri jeho príjme,
  • digitalizácia, kompresia a formátovanie dát.

SES pozostáva zo skupiny výkonných blokov, ktoré sú navrhnuté tak, že sú ľahko prispôsobiteľné potrebám jednotlivých misií a kompatibilné s inými systémami. Podsystém SES podporuje aj funkciu na zväčšenie šírky pásu vytváraného vysielaným SAR signálom a optimalizáciu objemu zozbieraných SAR dát.

Obr.6 Príklad bloku SES

Obr.6 Príklad bloku SES

Režimy určené na zber dát

C-SAR nástroj dokáže snímať zemský povrch (ale aj povrch oceánov) v ktorúkoľvek dennú i nočnú hodinu a nie je obmedzený počasím, to znamená, že dokáže získavať údaje aj počas nepriaznivého počasia – zamračené, dážď, sneh … Zber údajov realizuje prostredníctvom štyroch snímacích režimov:

  • režim Stripmap (SM – Stripmap) – sled vysielaných impulzov elektromagnetického žiarenia osvetľuje zemský povrch 80 km širokým pásom s priestorovým rozlíšením 5 x 5 metrov. Uhol pohľadu (uhol pod ktorým sú impulzy vysielané k zemskému povrchu) je nastaviteľný v rozsahu 17,93° – 41,01° a v závislosti od jeho veľkosti sa mení aj veľkosť uhla dopadu (uhol pod ktorým dopadne vyslaný impulz na zemský povrch) v rámci intervalu 18,30° – 46,80°. Režim SM využíva prevažne duálnu polarizáciu HH+HV alebo VV+VH ale vo výnimočných situáciach môže využiť aj jednoduchú polarizáciu HH alebo VV.
  • režim interferometrického širokého pásu (IW – Interferometric Wide Swath) – predstavuje základný akvizičný režim pre zber údajov z kontinentov (pevnej časti zemského povrchu). Zemský povrch sníma prostredníctvom 250 km širokého pásu s priestorovým rozlíšením 5 x 20 metrov. Kvalita a homogenita obrazu je zvýšená aplikovaním technológie TOPSAR, ktorá umožňuje radaru počas jedného záberu zoskenovať tri podpásy (základný 250 km pás je takto rozdelený na tri menšie pásy), ktoré sa navzájom prekrývajú. Tieto pásy sa spracovávajú samostatne a až následne sú spojené do jedného celku. Režim IW umožňuje snímanie pod uhlom z intervalu 27,53° – 40,40° pričom uhol dopadu nadobúda hodnoty 29,10° – 46,00°. Tak ako režim SM aj režim IW využíva prednostne duálnu polarizáciu, v niektorých prípadoch aj jednoduchú polarizáciu.
  • režim extra širokého pásu (EW – Extra Wide Swath) – získava dáta zo 400 km širokého pásu pričom využitím technológie TOPSAR tento pás sníma v piatich podpásoch s priestorovým rozlíšením 20 x 40 metrov. Režim EW sa využíva prevažne na monitorovanie morského ľadu, polárnych oblastí, ropných škvŕn a niektorých prímorských oblastí. Režim je možné použiť aj na interferometrické účely nakoľko má rovnakú charakteristiku ako režim IW. Elektromagnetické pulzy vysiela pod uhlami 17,94° – 41,20° a tie dopadajú na zemský povrch pod uhlami 18,90° – 47,00°. Využíva duálnu aj jednoduchú polarizáciu.
  • režim oceán (WV – Wave) – poskytuje rozlíšenie 5 x 5 metorv. Režim WV neosvetľuje zemský povrch v plynulom páse ale vytvára samostatné snímky v dvoch radoch vedľa seba, kde jeden rad snímok je definovaný polarizáciou HH a druhý rad polarizáciou VV. Stredy snímok v jednom páse sú vzdialené 200 km v smere pohybu družice po dráhe. Vzdialenosť stredov snímok z dvoch radov v smere dráhy je 100 km, snímky sú generované každých 100 km striedavo v dvoch radoch. Režim WV je primárnym režimom určeným na zber údajov nad otvoreným oceánom. Rozmer jednej snímky je 20 x 20 km. Uhol vysielaného signálu je z intervalu 21,03° – 33,62°, uhol dopadu je z dvoch intervalov 21,60° – 25,10° a 34,80° – 38,00°.
Obr.7 Snímacie režimy satelitu Sentinel 1-A

Obr.7 Snímacie režimy satelitu Sentinel 1-A

Dátové produkty

Dátové produkty získané jednotlivými snímaniami sú delené do troch úrovni spracovania:

  •  Úroveň-0 – tieto SAR produkty sú charakteristické stlačenými a rozostrenými surovými dátami. Produkty úrovne-0 predstavujú podklad, z ktorého sa generujú produkty vyšších úrovní. Aby však bolo možné dáta ďalej spracovávať je ich potrebné dekomprimovať a upraviť pomocou špeciálneho softvéru. Takto upravené produkty sú následne archivované a pripravené na prepracovanie na vyššiu úroveň.
  • Úroveň-1 – produkty úrovne-1 sú výsledkom transformácie dátových produktov úrovne-0 s využitím aplikácie špeciálnych algoritmov a kalibrácie dát čím dochádza k odstráneniu surových dát, v podstate ide o predspracovanie dát a ich príprava na ďalšie spracovanie jednotlivými užívateľmi, pre ktorých sú tieto dátové produkty všeobecne dostupné.
  • Úroveň-2 – produkty tejto úrovne sú odvodené z produktov úrovne-1 pričom sú všeobecne definované ako geofyzikálne produkty používané pri skúmaní oceánov – ich prúdov a vlnenia, alebo pri skúmaní vetra nad oceánmi.

Pre užívateľov sú dostupné produkty úrovne-0, 1, 2 získané snímacími režimami SM, IW, EW, produkty úrovne-0 a 1 získané režimom WV nie sú užívateľom prístupné. Prístupné sú len WV produkty úrovne-2.

Príklady využitia

Niekoľko dní po štarte (apríl 2014), keď ešte nebol Sentinel-1A v plnej prevádzke a nachádzal sa na začiatku kalibračnej fázy, došlo k rozsiahlym záplavám v Namíbii. Táto udalosť predstavovala výbornú možnosť na otestovanie funkčnosti a kvality zobrazenia družice Sentinel-1A, ktorý danú oblasť zosnímal a následne vytvorený dátový produkt výrazne pomohol príslušným orgánom pri reagovaní na vzniknutú situáciu. Jedny z prvých radarových snímok zachytávajú rozsah záplav na planine Caprivi, ktorou preteká rieka Zambezi, z ktorej koryta sa voda vyliala.

O mesiac neskôr, v čase stále prebiehajúcej kalibrácie družice Sentinel-1A, prudké dažďové zrážky spôsobili záplavy v Bosne a Hercegovine. Aj v tomto prípade vykonal Sentinel-1A snímanie celej oblasti a mapa vytvorená z radarových snímok bola začlenená do dokumentácie používanej štábom pre rizikové situácie. Veľkou výhodou bolo, že C-SAR nástroj je nezávislý od počasia a tak aj počas neustále pretrvávajúcich dažďov realizoval radarové merania. Po ukončení záplav sa vykonali ďalšie radarové merania, ktoré poskytli informáciu o rozsahu škody jednak na životnom prostredí a jednak na majetku. Táto už druhá výnimočná situácia umožnila preukázať schopnosti satelitu Sentinel-1A a to aj napriek tomu, že nemal ukončený kalibračný proces jednotlivých nástrojov.
V auguste sa odohralo zemetrasenie v severnej Kalifornii v oblasti Napa Valley. Išlo o najsilnejšie zemetrasenie za posledných dvadsaťpäť rokov, ktoré postihlo túto oblasť. Sentinel 1A zosnímkoval oblasť 7. augusta a 31. augusta 2014. Z týchto snímok sa vytvoril interferogram, ktorý jednoznačne zachytáva zlom vzniknutý pri zemetrasení, pričom prostredníctvom interferogramu sa zistilo, že zlom pokračuje ďalej viacej na sever, než sa predpokladalo (ďalšie info aj TU). Dáta získane satelitom Sentinel-1A boli neoceniteľné, nakoľko umožnili zmapovať dopady zemetrasenia aj v oblastiach, v ktorých to dovtedajšia technológia neumožňovala.

Obr.8 Záplavy v Namíbii

Obr.8 Záplavy v Namíbii

Obr.9 Snímka zobrazujúca oblasť záplav v Bosne a Hercegovine

Obr.9 Snímka zobrazujúca oblasť záplav v Bosne a Hercegovine

Obr.10a Interferogram zobrazujúci následky zemetrasenia v Napa Valley

Obr.10a Interferogram zobrazujúci následky zemetrasenia v Napa Valley

Fig10b Interferogram zobrazujúci následky zemetrasenia v Napa Valley umiestnený v mape sveta

Fig10b Interferogram zobrazujúci následky zemetrasenia v Napa Valley umiestnený v mape sveta

Sentinel-1A niekoľkokrát preletel aj nad územím Slovenskej republiky. Posledný prelet nad týmto územím sa uskutočnil koncom júna roku 2015. Na Obr. 11 sa nachádza snímka zachytávajúca oblasť Vysokých Tatier.

Obr.11 Oblasť Vysokých Tatier zosnímaná Sentinelom 1A koncom júna 2015 (Farebné vyjadrenie duálnych polarizácii: VH – červená, VV  -zelená, VV - modrá)

Obr.11 Oblasť Vysokých Tatier zosnímaná Sentinelom 1A koncom júna 2015 (Farebné vyjadrenie duálnych polarizácii: VH – červená, VV -zelená, VV – modrá)

Záver

Sentinel-1A je na svojej obežnej dráhe už 15 mesiacov a za krátky čas dokázal, že je satelitom s veľkým potenciálom. Je súčasťou rozsiahlej rodiny Sentinelov, ktorých technológia predstavuje veľký prínos pre spoločnosť, ktorej umožňuje efektívne sa rozhodovať pri prírodných katastrofách a umožňuje  jej poznávať vlastné životné prostredie. V neposlednom rade je neoceniteľným prínosom pre vedeckú obec. Nová technológia umožňuje doposiaľ s najvyššou presnosťou monitorovať dopad zemetrasení, záplav, sopečných erupcií, zosuvov pôdy na životné prostredie,umožňuje simultánne dlhodobé monitorovanie topiacej sa ľadovcovej pokrývky a jej vplyv na klimatické zmeny planéty.

Presnosť a efektivita družicovej misie Sentinel-1 sa zvýši uvedením do prevázdzky dvojičky satelitu Sentinel-1A s názvom Sentinel-1B v roku 2016. Táto skutočnosť bude veľkým prínosom hlavne pre interferometriu, pretože sa zníži čas preletu satelitov nad rovnakou oblasťou a tým bude možné v kratších časových intervaloch zaznamenávať zmeny zemského povrchu a podrobnejšie monitorovať priebeh prírodných katastrof. Momentálne Sentinel-1A preletí nad rovnakým miestom na Zemi každých 12 dní. Po vypustení satelitu Sentinel-1B sa táto doba jeho preletu nezmení, rovnakú dobu preletu nad tým istým miestom bude mať aj Sentinel-1B ale obidve satelity budú navzájom posunuté o 180 stupňov čo znamená, že rovnakú oblasť dokážu zosnímať každých 6 dní.

Misie Sentinel vesmírneho programu Copernicus predstavujú novú generáciu technológie, ktorá nám umožňuje poznávať planétu Zem z kozmického priestoru a je ďalším krokom v technologickej vyspelosti ľudstva.

Zdroj: www.esa.int

Súvisiace články:

http://sosa.sk/europsky-program-copernicus/

Autor: Martin Leško, člen tímu insar.sk

 

 

 

Európsky program Copernicus

Používanie umelých družíc Zeme umožnilo ľudstvu lepšie poznávať vlastnú planétu. Existencia tejto kozmickej technológie pramení z ľudskej zvedavosti, neskôr si však obyvatelia Zeme uvedomili využitie satelitov aj v prípade monitorovania prírodných katastrof, ktoré v súčasnosti stále viac zasahujú do života svetovej populácie. Tu vzniká potreba vytvorenia novej technológie, ktorá by umožnila súčasne poznávať planétu Zem a monitorovať prírodné katastrofy spôsobom, ktorý jej produkty zaradí medzi dôležité rozhodovacie nástroje pre riešenie jednotlivých kríz. Výsledkom tejto snahy je nová technológia, ktorá dokáže:

  • v krátkom čase poskytnúť vhodné dáta umožňujúce efektívne rozhodnutia pri jednotlivých prírodných katastrofách,
  • monitorovať pevnú časť zemského povrchu, hydrosféru i atmosféru aby sme tak mohli získať neoceniteľné poznatky, ktoré pomôžu prehĺbiť vedomosti o jednotlivých procesoch odohrávajúcich sa na planéte Zem a možno aj niekedy v budúcnosti predvídať jednotlivé prírodné katastrofy.

V súčasnosti je takáto, ešte stále vyvíjaná, technológia súčasťou európskeho vesmírneho programu Copernicus.

Copernicus

Copernicus predstavuje premenovaný a zmodernizovaný vesmírny program GMES – Globálne monitorovanie pre životné prostredie a bezpečnosť. Tento vesmírny projekt vznikol z iniciatívnej spolupráce dvoch agentúr – Európskej vesmírnej agentúry (European Space Agency – ESA) a Európskej komisie (European Commission – EC). Úlohou EC je celková iniciatíva projektu, definovanie požiadaviek a správa služieb. Tieto činnosti vykonáva v mene Európskej únie. ESA sa v prvom rade zaoberá vývojom technológie projektu, riadi činnosť satelitov, spracováva získané dáta, ktoré následne poskytuje jednotlivým službám. Úlohou projektu je poskytovať presné, včasné a ľahko dostupné dáta, prípadne produkty z nich vytvorené za účelom zlepšenia “riadenia“ životného prostredia, pochopenia a zmiernenia klimatických zmien na život človeka a prostredia v ktorom žije a zabezpečiť tak jeho bezpečie. Na splnenie týchto cieľov je vyvíjaná nová “rodina“ satelitov s označením Sentinel. Celý projekt pozostáva zo šiestich misií, pričom každá z nich zahŕňa dva satelity Sentinel. Sú to tieto misie:

Sentinel-1

Sentinel-1

Sentinel-1

Táto misia sa v prvom rade snaží naviazať na kontinuálne monitorovanie zemského povrchu a oceánov svojich predchodcov, satelitov ERS-1, ERS-2 a Envisat. Získané dáta slúžia pre potreby pozemných a oceánskych služieb. Potenciál využitia misie spočíva v monitorovaní prírodných nebezpečenstiev (lesné požiare, zosuvy pôdy, pôvodne, topenie sa arktického ľadu a pod.). V súčasnosti je jeden zo satelitov (Sentinel-1A) aktívny, v roku 2016 sa pripravuje vypustenie druhého satelitu Sentinel-1B.

Sentinel-2

Sentinel-2

Sentinel-2

Misia je vybavená dvoma optickými satelitmi umožňujúcimi spektrálne monitorovanie. V súčasnosti je aktívny Sentinel-2A a začiatok prevádzky satelitu Sentinel-2B je naplánovaný na rok 2016. Úlohou tejto misie je monitorovať prírodné katastrofy a zemský povrch, pričom takto získané dáta nájdu svoje uplatnenie pri charakterizovaní využívania pôdy, zástavbe pôdy, pri územnom plánovaní a pri riadení lesného hospodárstva. Pri plnej prevádzke oboch satelitov je možné zmapovať planétu Zem v priebehu piatich dní.

Sentinel-3

Sentinel-3

Sentinel-3

Predmetom monitorovania tejto misie budú oceány a vegetácia. Na satelitoch bude nainštalovaná technológia umožňujúca podrobné modelovanie topografie oceánov, meranie povrchovej teploty oceánov a ich farby. Základným nástrojom satelitov bude mikrovlnný rádiometer.

Sentinel-4

Sentinel-4

Sentinel-4

V prípade tejto misie sa použijú najmodernejšie spektrometre umiestnené na meteorologických družiciach kategórie MTG-S. Štart prvej z nich je naplánovaný na rok 2019, štart druhej až na rok 2027. Satelity budú umiestnené na geostacionárnych obežných dráhach. Cieľom misie bude získavať informácie o zložení atmosféry a jej zmenách a monitorovať jej vplyv na kvalitu ovzdušia. Tieto informácie by sa mali poskytovať s hodinovými aktualizáciami
pre celú Európu a severnú Afriku.

Sentinel-5

Sentinel-5

Sentinel-5

Cieľom misie bude sledovanie zmien ozónových dier v ozónovej vrstve atmosféry a troposférické znečistenie. Na tento účel sa použijú ultra – moderné zobrazovacie spektrometre, ktoré umožnia detekovať množstvo oxidu dusičného, oxidu siričitého príp. ďalších látok znečisťujúcich ovzdušie v atmosfére. Tieto nástroje búdu obdobne ako v prípade misie Sentinel-4 inštalované na meteorologické satelity generácie METOP SG. Prvá bude vypustená v roku 2020 a druhá v roku 2028. Misii Sentinel-5 bude predchádzať vypustenie satelitu Sentinel-5 Precursor v roku 2015, ktorý bude na svojej palube niesť nástroje na meranie troposférického ozónu. Úlohou s atelitu bude znížiť dátovú medzeru medzi misiou Envisat a Sentinel-5.

Sentinel-5 Precursor

Sentinel-5 Precursor

Sentinel-6

Misia sa bude venovať altimetrickým výškovým meraniam s cieľom určovať globálnu výšku hladiny svetových oceánov a morí a sledovať zmeny ich výšok. Takéto dáta sa budú používať ako jedny z kľúčových ukazovateľov meniacich sa klimatických podmienok. Princíp altimetrických výškových meraní spočíva v meraní výšky satelitu nad okamžitou hladinou morí a oceánov. Na tento účel slúži radarový výškomer, tzv. altimeter. Altimeter určuje aj výšku vĺn a rýchlosť vetra. Sentinel-6 nájde uplatnenie hlavne v oceánografii, v klimatických štúdiach a námornej bezpečnosti.

Sentinel dáta a in-situ dáta

Dáta zozbierané jednotlivými Sentinelmi sú (v prípade satelitov Sentinel-1A a Sentinel-2A) a budú spracovávané a využívané buď samostatne alebo v rámci kvalitnejších výsledkov kombinované s dátami získanými pozemskými a vzdušnými technikami. Sú to tzv. in-situ merania, ktoré majú doplniť satelitné merania, kde výsledkom budú presnejšie a podrobnejšie informácie o oceánoch, povrchu kontinentov a atmosfére. In-situ dáta, dáta získané z iných ako kozmických techník, sú nevyhnutné pre tvorbu modelov Zeme.

Záver

Hlavnú skupinu užívateľov produktov misií Sentinel tvoria vedci, záchranári a osoby zaoberajúce sa ochranou a tvorbou životného prostredia. Tvorcovia a správcovia vesmírneho programu Copernicus predpokladajú uplatnenie jednotlivých produktov aj v oblasti politickej, kde by vytvorené produkty mali predstavovať dôležité podklady pre tvorbu národných, európskych i medzinárodných právnych predpisov týkajúcich sa životného prostredia a urbanizmu. Copernicus je vesmírny program, ktorého úlohou je chrániť ľudstvo a planétu Zem využitím najmodernejšej vesmírnej technológie, ktorej produkty umožnia ľahšie a efektívnejšie rozhodovanie, riadenie a riešenie problémov takmer v každej oblasti ľudskej spoločnosti.

Martin Leško

Zdroj: www.esa.int