|
|
CryoSatin tutkaa testattiin talvella Perämerellä 
ESAn jääntutkimussatelliitti CryoSat laukaistaan matkaan vasta lokakuun alussa, mutta sen tutkalaitteisto oli täydessä työn touhussa jo viime maaliskuussa. Satelliitin SIRAL-tutkaa testattiin silloin Perämerellä suomalaisten ja saksalaisten johdolla toteutetulla validointikampanjalla. Sen ansiosta tutkan toiminta tunnetaan nyt hyvin todellisissa olosuhteissa - jo ennen CryoSatin laukaisua. Merentutkimuslaitoksen tutkimusalus Aranda on kolunnut Itämeren läpi moneen kertaan ja on käynyt jopa Etelämantereen vesillä, Viime talvena aluskonkari sai kuitenkin eteensä uudenlaisen tehdävän: se lähetettiin Perämerelle testaamaan avaruustutkaa, joka ei ollut vielä käynytkään avaruudessa. CryoSatin tutka, SIRAL (Synthetic aperture Interferometric Radar ALtimeter), on kokonaan uudenlainen tutkalaite, joka kykenee mittaamaan maailmanlaajuisesti jääpeitteiden paksuuksia senttimetrien tarkkuudella. SIRALin havaintotarkkuus on huomattavasti aikaisempaa parempi, joten satelliitin lähettämät tiedot mahdollistavat uudenlaisten tutkimuksten tekemisen. SIRAL on erityisen hyvä mantereen päällä olevan jään ja jäätiköiden reuna-alueiden tutkimuksessa.
Useita tutkakorkeusmittareita on lähetetty avaruuteen, mutta
CryoSatin tutka SIRAL on erilainen kuin sen aikaisemmat kollegat.
Edeltäjät ovat toimineet siten, että tutka on lähettänyt signaalin
kohti maanpintaa ja odottanut sen heijastumista takaisin avaruuteen.
Sen jälkeen tutka on laskenut korkeuden signaalin matkaan kuluttaman
ajan perusteella. SIRAL lähettää sen sijaan nopealla tahdilla
pulsseja alaspäin ja ottaa niitä vastaan koko ajan. Yksittäiset
pulssit voidaan tunnistaa ja edelleen järjestää niiden taajuudessa
tapahtuneen pienen muutoksen, niin sanotun Doppler-siirtymän avulla,
jolloin saadaan aikaan tarkka ja kattava kuva alla olevasta
maastosta. SIRAL hakkaa tarkkuudessa kaikki aiemmat jään paksuutta
mitanneet tutkat. Ja samalla suurimman osan kaikista muistakin
avaruustutkista.
Kun tutkan tekemiä mittauksia ja kenttämittauksia verrataan toisiinsa, voidaan tutkan toiminta varmentaa. Jääpeitteen muoto, jään paksuus ja sen koostumus näkyvät tutkasignaalissa eri tavoilla, minkä lisäksi ne vaikuttavat kaikki toisiinsa. Lisäksi esimerkiksi jään päällä oleva lumi saattaa huijata tutkaa: lumikerros painaa jäätä syvemmälle veteen, jolloin tutka mittaa vain veden pinnan päällä olevan jään ja tulkitsee siten jään paksuuden liian pieneksi. Kiinteä, kovan pinnan alla oleva lumi saattaa taas näkyä havainnoissa kuin jää. Tämän vuoksi kenttäkokeet ja tutkan mittausten vertaaminen niihin on tärkeää koko lennon onnistumisen kannalta - vain siten voidaan olla varmoja siitä, että mittaukset vastaavat todellista tilannetta.
Viimetalvinen mittauskampanja ei suinkaan ollut ensimmäinen laatuaan.
Edellisenä talvena CryoSatin tutkaa koeteltiin Grönlannissa ja
Kanadan pohjoisilla alueilla, ja silloin päähuomio oli mantereen
päällä olevan jääkerroksen mittaamisessa. Perämeren kampanja
keskittyi puolestaan merijään mittaamiseen ja Itämeren pohjoinen
kolkka valittiin tutkimuspaikaksi paitsi sen hyvän jääpeitteen
vuoksi, niin myös siksi, että paikka on helppo saavuttaa ja
saatavilla on korkeatasoista kenttämittauskalustoa helposti. Perämeri
osoittautuikin erinomaiseksi paikaksi validointiin.
Saksalaisesta Alfred Wegner -instituutista (AWI) ollut ryhmä mittasi ahtojään huokoisuutta elektrodiantureilla ja Teknillisen korkeakoulun ryhmä keskittyi lumipeitteen vesiarvon, tiheyden ja kiderakenteen määrittämiseen. TKK:n tutkijoilla oli käytössään myös pohjoismaiden eräs ainoista tutkimuslentokoneista, laatikkomainen työjuhta Shorts Skyvan, joka sondasi jäätä omilla kaukokartoituslaitteillaan. AWI:n ryhmä teki puolestaan havaintoja myös helikopterista, jossa oli jään paksuutta mitannut laite. Ruotsin meteorologian ja hydrologian instituutin (SMHI) ryhmä asetti Perämeren ajojäille kolme ajopoijua, joiden avulla havaittiin jään ajelehtimista.
Ja itse mittauskampanjan tähti, CryoSatin tutkalaitteiston
lentokoneversio (viralliselta nimeltään ASIRAS, Airborne Synthetic
Aperture and Interferometric Radar Altimeter System), lensi
saksalaiseen Dornieriin asennettuna ristiin rastiin mittauslinjan
päällä.
"Meillä oli hyvä onni monessa mielessä", totesi Merentutkimuslaitoksen tutkija Jari Haapala kampanjan jälkeen. "Onnistuimme pääsemään haluttuihin paikkoihin jäässä Arandalla, joskin kaikkein paksuimmat jääkentät olivat sillekin liikaa. Kampanjan hektisimmät kolme päivää olivat kuitenkin jäätutkijalle herkkua, sillä sää oli hyvä ja aurinkoinen, järjestelyt pelasivat ja laitteet toimivat. Ehdimme jopa rentoutumaan iltaisin laivan saunassa."
"Saimme Arandalle reaaliajassa satelliittihavaintoja, joiden mukaan
pystyimme suunnittelemaan parhaimmat mittauskohdat. Koska merijää
liikkuu pinnalla kelluessaan, eräs suurimmista haasteista oli tehdä
samanaikaisesti mittauksia lentokoneesta ja helikopterista. Sää oli
onneksemme selkeä ja rauhallinen, joten onnistuimme saamaan noin 120
kilometriä tällaista mittausdataa."
"Olemme hyvin tyytyväisiä Perämeren mittauksiin kahdestakin syystä", iloitsee myös ESAn Malcolm Davidson, joka vastaa CryoSatin validoinnista. "Ensiksi saamamme mittaustiedot auttavat meitä varmistamaan ja jopa parantamaan CryoSatin merijäämittauksia. Toiseksi kyseessä oli ensimmäinen kerta, kun testasimme ASIRAS-tutkaa matalilla lentokorkeuksilla. Tulemme testaamaan tutkaa vuoden 2006 talvella laajamittaisella mittauskampanjalla, joten Perämeren onnistunut testaus auttaa meitä valmistautumaan uusiin muttauksiin."
Ensi talven mittauskampajan aikaan CryoSat on jo avaruudessa, joten
silloin tuloksena on vertailukelpoisia mittauksia kenttäkokeista,
lentokoneesta ja itse CryoSatista. Viime talven mittauskampanjan
rahoituksesta vastasi ESA yhdessä TEKESin ja kansallisten sekä
eurooppalaisten tutkimusrahoittajien kanssa.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
