Mapování hladin moří z kosmické stanice
Nový koncept, který počítá s instalací přístrojového vybavení na Mezinárodní kosmickou stanici a který využívá výhod ze signálů navigačních družic, může poskytnout zcela nový pohled na sledování výšky hladiny oceánů. Stejně tak může zprostředkovat informace o mořských proudech a dalších skutečnostech.
Už jsme viděli mnoho překrásných snímků naší planety, které pořídili kosmonauti z oběžné dráhy Země. Krouží kolem ní ve výšce 400 km, přičemž ji kompletně obletí šestnáctkrát za den. Kromě toho se ovšem jejich domovská kosmická stanice může stát platformou, z níž se pozorují některé hodnoty spojené s klimatickými změnami.
V roce 2011 proto ESA vydala výzvu na návrhy, které počítaly s využitím kosmické stanice coby platformy pro dálkový průzkum Země. Po revizi a vyhodnocení mnoha předložených nápadů bylo rozhodnuto soustředit se na koncept GEROS-ISS.
GEROS-ISS je zkratka z anglického „GNSS reflectometry, radio occultation and scatterometry on board the ISS“ (volně „Reflektometrie s pomocí GNSS, rádiového zákrytu a rozložení mořské hmoty z paluby ISS“).
Pod zkratkou GNSS (Global Navigation Satellite Systems) rozumíme družicové navigační systémy, jako jsou GPS a Galileo, které vysílají nepřetržitý proud dat směrem k Zemi pro navigační účely. Ty se ovšem zároveň odrážejí od povrchu zpět do vesmíru.
Podstatnou nového nápadu je instalace přístroje s anténou na ISS, který bude zachytávat jak signály vycházející přímo z těchto družic, stejně jako signály odrážené nebo rozptýlené Zemí.
Tento proces může být použitý k výpočtu parametrů mořské hladiny a k měření vln (nebo jejich rozptylu), z níž může být odvozena rychlost větru při hladině.
GEROS-ISS je primárně experimentem, který má demonstrovat nové možnosti dálkového průzkumu Země.
Pokud ale podaří naměřené výsledky dostat z testovací fáze do operační, může nový přístup doplnit měření z družic nesoucích výškoměry (jako jsou CryoSat nebo Sentinel-3) nebo satelitů nesoucích rozptylometry (např. MetOp).
Co je důležité, jde o první koncept vyhodnocení možností kosmické GNSS reflektometrie, která mohla nabídnout mapy s rozlišením 10 až 100 km častěji, než jednou za čtyři dny. Pro srovnání, stávající družicové altimetry nabízí globální mapy s rozlišením kolem 80 km, které jsou vytvářené z několika datových sad každých deset dní.
Systém založený na GEROS-ISS by proto mohl doplnit stávající družicové systémy, pomoci mapovat proměnlivost oceánů s mnohem lepšího prostorovým a teplotním rozlišením, a to ve větším rozsahu.
Stejně tak jde o ověření konceptu: jakou bude mít přesnost a jak bude pro v případě měření nerovnosti povrchu oceánu fungovat.
Vývoj GEROS-ISS těží ze zkušeností získaných britskou družicí TechDemoSat-1, která také měří nerovnost oceánu za použití podobné techniky. Stejně tak by měla chystaná sestava minidružic NASA CYGNSS získávat další informace pro GEROS-ISS.
Krom toho bude GEROS-ISS využívat techniku nazvanou „rádiový zákryt“, během níž anténa přijímá signály, které jsou odrážené při průchodu jednotlivými vrstvami atmosféry. Což může posloužit k vytvoření profilů atmosférické vlhkosti, tlaku nebo teploty: podobně funguje například přístroj GRAS na družici MetOp.
Vedoucí vědeckého týmu, který přístroj GEROS-ISS navrhl, Jens Wickert k tomu dodává: „Jde o velmi flexibilní myšlenku, která kombinuje několik konceptů misí a aplikací do jedné. Tedy GNSS reflektometrii k určení výšky hladiny moře, odrazů k měření nerovnosti mořské hladiny a rádiový zákryt pro studium atmosféry.“
Technik ESA Manuel Martin-Neira k tomu poznamenává: „Současný koncept je starý více než dvacet let, ovšem v rámci různých studií a misí stačil neuvěřitelně vyzrát. Což ale nic nemění na skutečnosti, že zatím nebyl nikdy testován ve vesmíru v plném rozsahu.“
„Díky použití Mezinárodní kosmické stanice k ověření této techniky můžeme rychle zkoušet inovativní pozorovací metody bez toho, že bychom museli stavět celou družici. Očekáváme přitom, že získané informace povedou k novým vědeckým příležitostem,“ dodává vědec mise GEROS-ISS v ESA Michael Kern.
Projektový koordinátor mise GEROS-ISS Jason Hatton k tomu dodává: „Koncept stále prochází skrze studie proveditelnosti, ale naším cílem je vyslat experiment do vesmíru před koncem roku 2019.“
„Na kosmickou stanici se dostane na palubě nákladní lodi, přičemž bude instalovaný na laboratoř ESA Columbus s pomocí robotické ruky. Poté by měl GEROS-ISS pracovat nejméně jeden rok.“
Studie proveditelnosti GEROS-ISS je realizována v rámci programu ESA GSP (General Studies Programme).
