Kaksi uutta ESAn satelliittia Maan kiertoradalle

SMOS-satelliitilla on erittäin tärkeä rooli ilmastonmuutoksen seurannassa maailmanlaajuisesti. Se on maailman ensimmäinen satelliitti, joka on tarkoitettu sekä kartoittamaan meriveden pintakerroksen suolapitoisuutta että mittaamaan maaperän kosteutta maailmanlaajuisesti. Sen varusteluun kuuluu ns. interferometrinen radiometri, jonka avulla voidaan tutkia passiivisesti veden kiertoa valtamerten, ilmakehän ja maan välillä. Teknillinen korkeakoulu Espoossa on tutkinut intensiivisesti radiometrin mittauksiin käyttävää taajuusaluetta ja TKK:n tutkijat ovat merkittävässä osassa SMOSin tekniikka testattaessa sekä validoitaessa.

Yhdessä SMOS-satelliitin kanssa laukaistu Proba-2 on jatkoa erittäin menestyneelle Proba 1-satelliitille, joka laukaistiin vuonna 2001. Se sisältää 17 erilaista uudenlaista satelliittiteknologiasta koelaitteistoa, esimerkiksi ESAn tulevaisuuden avaruusluotaimille tarkoitettuja pienoisantureita, sekä edistyksellisen 120º:n kuvakulman CCD-kameran. Lisäksi sen hyötykuormaan kuuluu Auringon havainnointiin ja sen kiertoradan plasmaympäristön tutkimiseen tarkoitettu neljän tutkimusinstrumentin sarja.

Kaksi satelliittia kahdella eri kiertoradalla

Satelliitit laukaistiin Eurockot GmbH -yhtiön Rockot-kantoraketilla Pohjois-Venäjällä sijaitsevasta Plesetskin kosmodromista maanantaina 2. marraskuuta yöllä kello 03:50 Suomen aikaa.

SMOS-satelliitti erkani onnistuneesti Rockot-kantoraketin ylimmästä, Breeze-KM -nimisestä vaiheesta 70 minuuttia laukaisun jälkeen. Vähän sen jälkeen satelliitin ensimmäiset telemetriatiedot otettiin vastaan Etelä-Afrikassa Johannesburgin lähistöllä sijaitsevalla Hartebeesthoekin maa-asemalla. Tämän jälkeen kantoraketin ylin vaihe laskeutui hieman alemmalle kiertoradalle, missä Proba-2 irrotettiin noin kolme tuntia laukaisun jälkeen.

Kumpikin satelliitti kiertää tällä hetkellä Maapalloa omilla aurinkosynkronisilla kiertoradoillaan, SMOS noin 760 kilometrin ja Proba-2 725 kilometrin korkeudella. SMOS-satelliittia valvoo ESAn toimeksiannosta Ranskan Toulousessa sijaitseva Ranskan kansallisen avaruustutkimuskeskuksen CNESin Proteus-ohjauskeskus. Proba-2:sta huolehtii Proba-ohjauskeskus, joka sijaitsee ESAn omalla satelliittiasemalla Belgian Redussa.

Satelliitit ovat aloittaneet ensimmäiset toimensa kiertoradalla, ennen kuin varsinainen työ niillä voidaan aloittaa. Proba-2:n kohdalla operatiivinen toiminta voi alkaa kahden kuukauden kuluessa, mutta SMOS-satelliitin herkkä laitteisto vaatii pitemmän tarkastus- ja kalibrointiajan. Niinpä se aloittanee varsinaisen toimintansa vasta noin puolen vuoden kuluttua.

“Olemme erittäin tyytyväisiä tähän kaksinkertaiseen “onnenpotkuun“, joka tarjoaa Euroopalle uusia työkaluja tietämyksen lisäämiseksi maapallosta ja ilmastonmuutoksesta sekä uusia teknologisia läpimurtoja, jotka parantavat Euroopan teollisuuden kilpailukykyä koko maailman markkinoilla edistäen näin globaalia taloutta”, totesi Plesetskissä laukaisua seurannut ESA:n pääjohtaja Jean-Jacques Dordain.

Vesikierron tutkiminen

SMOS on 658 kg painava satelliitti, jonka ESA on kehittänyt yhteistyössä Ranskan avaruustutkimuskeskuksen CNES:n ja espanjalaisen teknologiatutkimuskeskuksen CDTIn kanssa. Se perustuu Thales Alenia Space -yhtiön suunnittelemaan ja rakentamaan pieneen Proteus-satelliittialustaan, ja sen hyötykuorma koostuu yhdestä ainoasta tutkimuslaitteesta, mikroaaltojen alueella toimivasta MIRAS-radiometristä (Microwave Imaging Radiometer using Aperture Synthesis), jonka on kehittänyt EADS CASA Espacio.

MIRAS-interferometri yhdistää kolmeen puomiin asennetut 69 vastaanotinta, jotka mittaavat Maan pinnasta tulevaa lämpösäteilyä mikroaaltojen taajuussalueella. Mitattu lämpötila liittyy sekä maanpinnan todelliseen lämpötilaan että sen johtumisominaisuuksiin, ja mittauksen avulla voidaan saada selville maanpinnan kosteus ja meriveden pintakerroksen suolaisuus.

“SMOS-satelliitin keräämät tiedot täydentävät tähän mennessä jo tehtyjä maaperän ja meriveden mittauksia, joiden avulla voidaan seurata veden liikkeitä maailmanlaajuisesti. Koska nämä liikkeet, joista suurin osa tapahtuu harvaan asutuilla ja vaikeasti saavutettavilla alueilla, vaikuttavat suoraan ilmastoon, nämä tiedot ovat olennaisen tärkeitä meteorologeille”, kertoo ESAn kaukokartoitusohjelmien johtaja Volker Liebig. “Lisäksi, koska suolapitoisuus on yksi niistä tekijöistä, joka saa aikaan ns. termohaliinin kierron, eli suuren merien virtausverkoston, joka säätelee lämpötilan muutoksia valtamerissä kaikkialla maailmassa, ilmastonmuutoksen pitkäaikaisia vaikutuksia ennustavat ilmastontutkijat ovat odottaneet jo pitkään suolapitoisuuden tutkimisen aloittamista”, selvittää Liebig. Myös hän oli seuraamassa satelliitin laukaisua Plesetskin kosmodromissa.

SMOS on järjestyksessä toinen ESA:n mMaata tutkivien avaruuslentojen ohjelmaan kuuluva satelliitti, joka kerää uusia ympäristötietoja tiedemiesten ja tutkijoiden tarpeisiin. Sen suunnittelussa ja rakentamisessa on ollut mukana yli 20 eurooppalaista yhtiötä ja tutkimuslaitosta, ja mukana Suomesta ovat Teknillinen korkeakoulu, DA-Design Oy ja Modulight Inc. Ensimmäinen tämän tutkimusohjelman satelliiteista oli maapallon painovoimakenttää mittaava GOCE-satelliitti, joka myös laukaistiin Rockot-kantoraketilla maaliskuussa 2009. Valmisteilla on jo uusia Maata tutkivia satelliitteja. Helmikuussa 2010 on tarkoitus laukaista jääkerrosten paksuutta mittaava Cryosat-2. Vuonna 2011 ovat vuorossa ilmakehän dynamiikkaa tutkiva ADM-Aeolus ja Maan magneettikentän heikkenemistä mittaava Swarm-satelliitti. Pilviin ja aerosolien vaikutukseen perehtyvä EarthCARE-satelliitti laukaistaan puolestaan vuonna 2013.

Tulevaisuuden teknologioita

135 kiloa painava Proba -2 on paljon pienempi satelliitti, “mutta edeltäjänsä Proba -1:n tavoin sen tavoitteena on testata käytännön olosuhteissa erilaisia teknologioita, jotka ovat hyödynnettävissä sekä tulevaisuuden satelliittijärjestelmissä että avaruustutkimuslaitteissa. Näiden joukossa on ESAn Merkuriukseen suuntautuvaa BepiColombo-avaruuslentoa varten suunniteltu pienoiskokoisen, navigoinnissa tarvittavan tähtietsimen koemalli, sekä tulevaisuudessa Aurinkoa kiertämään lähetettävä luotain”, kertoo niin ikään laukaisua Plesetskissä seurannut ESAn teknologia- ja laatuhallintajohtaja Michel Courtois.

Muita kokeiltavia teknologioita ovat digitaalinen aurinkoetsin, pienoiskokoinen laajakulmakamera, kuituanturit, tarkkuusmagnetometri, kaksitaajuinen GPS-avaruusvastaanotin, ksenon-toiminen rakettityöntövoimalaite, kylmäkaasugeneraattori jne.

Lisäksi Proba -2:ssa on kaksi belgialaista aurinkofysiikan mittalaitetta ja kaksi tsekkiläistä plasmafysiikan koetta. Kaksi uutta Proba-lentoa on jo suunnittelu- ja kehitysvaiheessa. Proba- V kuljettaa mukanaan kasvillisuuden peittoa tutkivia monispektrisiä antureita, ja Proba- 3:n tehtävänä on esitellä satelliittien muodostelmalentoa avaruudessa.