Enää viikko uuden sukupolven Meteosatin laukaisuun

Meteosat-sääsatelliittien uusi sukupolvi astuu pian palvelukseen.
20 Elokuu 2002

Kun television sääennusteessa näytetään satelliittikuvaa mantereestamme, on sen ottanut Maata noin 36000 kilometrin korkeudessa kiertävä sääsatelliitti Meteosat. Yli 25 vuoden ajan Meteosatit ovat tuottaneet kuvia Maasta puolen tunnin välein, öin ja päivin, kolmella eri spektrikanavalla samanaikaisesti. Satelliitteja on laukaistu sittemmin kaikkiaan seitsemän, ja eurooppalaisten lisäksi niiden kuvat ovat auttaneet Lähi-Idän ja Afrikan sääennustajia. Nyt on aika kuitenkin uudelle sukupolvelle: ensimmäinen entistäkin parempi ja tehokkaampi Meteosat laukaistaan nyt elokuun 27. päivänä avaruuteen.

Kun ensimmäinen Meteosat laukaistiin avaruuteen vuonna 1977, ei voitu kuvitellakaan, kuinka pitkäikäinen ja menestyksekäs siitä tulisi. Systeemin suunnittelu aloitettiin 70-luvun alussa ja se oli eräs ensimmäisistä Euroopan avaruusjärjestön suurista projekteista. ESA kehitti ja rahoitti kokonaisuudessaan kolme ensimmäistä Meteosatia, mutta niiden käyttämisestä ja operoinnista on vastannut joulukuun 1995 alusta alkaen tätä tehtävää varta vasten perustettu yhteenlittymä, Eumetsat (European Organisation for Meteorological Satellites).

ESA on rakentanut kaikki satelliitit, ja on parantanut niitä vuosien varrella vastaamaan kehittyneen tekniikan tarjoamia mahdollisuuksia. Nyt kuitenkin satelliiteissa käytetty perusrakenne on käymässä vanhaksi ja sään ennustamisessa vaaditaan uudenlaisia ja entistä huomattavasti tarkempia havaintoja, joten Meteosateista on kehitetty uusi sukupolvi: MSG, Meteosat Second Generation.

Suurempi ja tehokkaampi samanlainen satelliitti

Uusi Meteosat valmiina laukaisuun

Rakenteilla on kolme satelliittia, joiden suunnittelu aloitettiin alustavasti jo vuonna 1984 ja konkreettisesti sen havaintolaitteiden ja tekniikan kehitys alkoi viime vuosikymmenen alussa. ESAn tehtävä on ollut pääasiassa kuunnella satelliittien käyttäjiä ja muuttaa heidän toivomuksensa toimiviksi satelliiteiksi. ESA on kustantanut ensimmäisen satelliitin lisäksi kaksi kolmasosaa uuden systeemin kehityskustannuksista. Järjestö vastaa myös kahden muun satelliitin rakentamisesta. "Neuvottelemme parhaillaan vielä neljännen satelliitin tekemisestä aikanaan, koska näin voisimme taata ainakin 12 vuoden ajan jatkuvat taukoamattomat havainnot", sanoo Gerd Dieterle, uusista Meteosateista vastaava johtaja ESAn avaruustekniikan tutkimuslaitoksessa ESTECissä. "Meteorologit eivät tule toimeen ilman jatkuvia havaintoja, joten pyrimme saamaan vielä yhden satelliitin niitä tekemään."

Uusi Meteosat tulee olemaan periaatteeltaan samanlainen kuin edellinen, eli se on sylinterin muotoinen ja pysyy oikeassa asennossaan pyörimällä akselinsa ympäri, mutta se on suurempi ja painavampi. Kahden tonnin massallaan se on kolme kertaa edeltäjäänsä painavampi. Satelliitin hyötykuormana on kolme havaintolaitetta, joista kaksi on Maasta heijastuvaa valoa eri aallonpituuksilla mittaavia radiometrejä (eräänlaisia kameroita). Lisäksi satelliitissa on ns. SAR-transponderi, eli hätään joutuneilta aluksilta pelastusviestejä välittävä laite. Kaikissa lentokoneissa ja laivoissa sekä monissa veneissäkin on nykyisin pienimmillään parikymmentä senttiä pitkiä SAR-lähettimiä, jotka hälyyttävät onnettomuuden sattuessa automaattisesti apua SAR-viestivälittimillä varustettujen satelliittien kautta. Meteosat on osa tätä pelastussysteemiä.

Vartin välein parikymmentä kuvaa Maasta

Enemmän kuvia, aikaisempaa parempia ja useammin.

Tärkein Meteosatin instrumentti on SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager), joka on edellisissä satelliiteissa olleen radiometrin parannettu versio. Kun aikaisempi versio kykeni havaitsemaan vain kolmella kanavalla - näkyvässä valossa, infrapunaisessa ja vesihöyryn pääasiallisesti lähettämässä säteilyssä - Maan pinnasta ja ilmakehästä tulevaa säteilyä, kykenee uusi laite näkemään kaikkiaan 12 eri aallonpituutta. Näin sääenustusmalleihin saadaan enemmän tietoa, jolloin ennusteiden tarkkuus paranee.

"Viime vuosien aikana etenkin keskipitkän aikavälin ennusteiden tarkkuus on parantunut huomattavasti, ja uuden Meteosatin havaintojen perusteella voimme todennäköisesti parantaa tarkkuutta edelleen", sanoo Tony Hollingsworth, Euroopan keskipitkien ennusteiden laskentakeskuksen tutkimuspäällikkö.

Kahdeksan näistä kanavista pilkkoo aikaisemmin vain yhtenä havaitun lämpösäteilykanavan osiin ja näyttää aikaisempaa paremmin pilvien, maan ja meren pinnan lämpötilat. Osa kanavista näyttää otsonin, hiilidioksidin ja vesihöyryn ilmakehässä, ja näiden avulla voidaan selvittää eri ilmamassojen sijainteja ja omilaisuuksia, jolloin on mahdollista rakentaa ilmakehästä tarkka kolmiulotteinen malli.

Paremman spektritarkkuuden lisäksi SEVERI kykenee havaitsemaan noin kilometrin kokoisia yksityiskohtia näkyvän valon aallonpituudella, mikä on huima parannus ennen olleeseen 2,5-kilometriseen tarkkuuteen verrattuna. SEVERI lähettää kuviaan myös kaksi kertaa useammin, eli aina 15 minuutin välein entisen puolen tunnin sijaan. Näin esimerkiksi myrskyrintamien ja sumuvyöhykkeiden sijainneista ja liikkeistä saadaan tarkempaa tietoa aikaisempaa nopeammin, jolloin niiden kehittymistä voidaan ennustaa paremmin.

SEVIRI:n otsonikanavan ansiosta saadaan myös aikaisempaa helpommin tietoa otsonikerroksen paksuudesta ja siitä, kuinka paljon ilmakehä päästää ultraviolettisäteilyä lävitseen. Nykyisin otsonitietoa saadaan hyvinkin tarkasti Maata kiertävista polaarisatelliiteista, mutta paikallaan geostotionaariradalla oleva satelliitti kykenee seuraamaan tilannetta jatkuvasti. Polaarisatelliittien tieto on omiaan tutkijoille, mutta uuden Meteosatin tuottamasta otsonitiedosta hyötyvät nimenomaan säänpalvelut. "Kykenemme pian saamaan nopeasti tarkan tiedon alemman stratosfäärin otsonitasosta, joten kykenemme ennustamaan ultraviolettisäteilyn päiväannoksia myöhemmin tänä vuonna rutiininomaisesti", kertoo Tony Hollingsworth.

Uuden Meteosatin toinen tärkeä havaintolaite on GERP, Geostationary Earth Radiation Budget -koelaite. Kyseessä on brittiläis-belgialais-italialainen instrumentti, joka mittaa Maan lähettämää lämpösäteilyä sekä ilmakehän takaisin avaruuteen heijastamaa Auringon säteilyä. Näin tutkijat kykenevät seuraamaan planeettamme lämpötasapainoa 15-minuutin välein; aikaisemmin Maan saamaa lämpöannosta on voitu mitata vain lyhyitä ajanjaksoja kerrallaan matalalla kiertoradalla Maata kiertäneistä satelliiteista. GERPin havaintojen perusteella on mahdollista mallintaa paremmin ilmastomuutosta ja analysoida sen seurauksia alueellisesti ruokatuotannossa. Tutkijat toivovoat, että tarkemmalla ilmastomuutoksen tuntemuksella on mahdollista myös ennustaa luonnononnettomuuksia, joita nähtävästi tulee olemaan aikaisempaa enemmän ja voimakkaampia.

"GERPin mittaustarkkuus on 50 x 50 km, joten pystymme havaitsemaan hyvinkin tarkasti ensimerkiksi Saharaa ja Keski-Atlantia, jotka ovat kannaltamme hyvin kiinnostavia alueita", selittää professori John Harries, GERPin kansainvälisen tiederyhmän johtaja. "Noilla alueilla on runsaasti pölyä tai aerosoleja, joiden vaikutusta säteilytasapainoon on hyvin kiinnostavaa päästä tutkimaan", jatkaa Harries ja täsmentää: "Esimerkiksi Atlantin päällä olevat pölyvirtaukset muokkaavat olennaisesti tropiikin säteilytasapainoa, koska pöly niin heijastaa kuin imee itseensä ulospäin Maasta suuntautuvaa säteilyä."

Laukaisu lähestyy

Artist's view of MSG launch and early orbit phase
Meteosat kipuaa kiertoradalleen.

Ensimmäinen uuden sukupolven Meteosat laukaistaan Ariane 5 -kantoraketilla Kourousta elokuun 27. päivänä 2002. Kunhan Ariane on nostanut satelliitin Maata kiertävälle radalle, Meteosatin oma moottori ohjaa sen edelleen noin 36000 kilometrin korkeudelle geostrationaariradalle paikkaan noin 10 astetta länteen nollapituuspiiriltä. Kunhan satelliitti on saapunut paikalleen, sen kaikki havaintolaitteet tarkistetaan ja säädetään.

Kunhan uusi Meteosat toimii kunnolla, se siirretään noin kuuden kuukauden kuluttua nykyisen toiminnassa olevan Meteosatin, Meteosat 7:n, paikalle nollapituuspiirin päälle. Tämä koko ajan Maan suhteen paikallaan pysyvä geostationaariradan parkkipaikka sijaitsee jokseenkin Guinean lahden päällä Afrikan länsipuolella päiväntasaajan kohdalla, mistä satelliitti kykenee havaitsemaan hyvin koko Euroopan, Afrikan ja Lähi-Idän, sekä osia Atlantista ja Intian valtamerestä. Etenkin pohjoisen Atlantin hyvä havaitseminen on tärkeää, koska suuri osa Euroopan säähän vaikuttavista sääilmiöistä syntyy siellä.

Toinen uuden sukupolven Meteosat (MSG-2) laukaistaan avaruuteen noin 18 kuukauden kuluttua, jolloin se korvaa toisen vanhan sukupolven satelliitin, joka toimii nyt varasatelliittina. Näin vanha Meteosat-sukupolvi siirtyy kokonaan historiaan, kun sekä toiminnallinen satelliitti että sen varasatelliittikin ovat uutta sukupolvea. MSG-3 odottaa varastossa aina siihen saakka kunnes MSG-1:n elinikä lähestyy loppuaan. Koska satelliittien suunniteltu elinikä on seitsemän vuotta, on kolmannen satelliitin laukaisulle on periaatteessa tarvetta vasta vuoden 2009 tienoilla.

Meteosatien raakatiedot lähetetään Saksaan Darmstadtissa sijaitsevalle maa-asemalle, missä tiedot käsitellään alustavasti ja lähetetään takaisin satelliittiin, joka puolestaan välittää tiedot säätietojen käyttäjille ja tutkijoille ympäri tämänpuolisen maapallon - Eurooppaan, Afrikkaan, Amerikkaan, Lähi-Itään ja jopa pohjoisella napa-alueella ja Antarktiksella oleville tukikohdille ja aluksille.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.