Tre år med Proba, den 'smarte' satellitten som styrer seg selv

«Vi har fått utrolig mye ut av Proba, vår første mikrosatellitt,» sier Frederic Teston, prosjektleder for ESAs Proba. «I denne satellitten har vi med godt resultat prøvd ut flere typer avansert teknologi og nye løsninger innen konstruksjon og operasjon av satellitter.

Proba er en forkortelse for 'Project for On-Board Autonomy', og den har virkelig levd opp til navnet. Hver dag i tre år har satellitten på egen hånd kontrollert funksjoner som styring, navigering og passeringsberegninger i tillegg til å ta bilder. For større romfartøyer må alle disse funksjonene håndteres fra bakken.

Vi angir bare breddegrad, lengdegrad og høyde – og Proba tar seg av resten. Datamaskinen om bord dirigerer satellitten til riktig posisjon, plasserer den i riktig stilling, tar bildene og sender dem tilbake.»

Filosofien bak Proba er at målrettede forskningsprosjekter kan gjennomføres raskere dersom tiden fra opprinnelig konsept til oppskyting og drift kan reduseres dramatisk.

For å gjøre konstruksjonen enklere og redusere kostnadene ble Proba derfor satt sammen av eksisterende standardkomponenter i stedet for å lage spesialtilpassede komponenter. Likevel har disse systemene fungert utmerket gjennom Probas 1096 dager i rommet.

Fra en polar bane 600 kilometer over jordoverflaten tar Proba hver måned rundt 300 bilder av ca. 60 ulike steder. Hittil har satellitten sendt tilbake over 10 000 bilder fra de to bildebehandlingsinstrumentene om bord: CHRIS (Compact High Resolution Imaging Spectrometer) og HRC (High Resolution Camera) for sort-hvitt-bilder.

Se verden med hyperspektrale øyne

CHRIS er et kompakt hyperspektralt bildebehandlingssystem som kan sende tilbake detaljert informasjon om jordoverflaten. Enheten tar bilder med en oppløsning ned til 18 meter, og kombinerer dette med 19 av totalt 62 spektralbånd for å gi ytterligere informasjon om miljøet. Samme motiv kan dessuten vises fra mange ulike vinkler fordi Proba kan dreies rundt to akser.

Evnen til å motta hyperspektral informasjon fra flere vinkler er spesielt nyttig ved studier av vegetasjon på land. Systemet kan også brukes for å studere atmosfæren og vannområder. I dag benytter rundt 60 forskergrupper over hele verden resultatene fra CHRIS.

Den høye romoppløsningen gjør informasjonen spesielt nyttig som brobygger mellom resultater fra satellittinstrumenter som Envisats MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer) og flyfotografier.

CHRIS-data benyttes for mer nøyaktig overvåking av våtmarker som en del av ESAs Globwetland-prosjekt. Instrumentet leverer informasjon om miljøforholdene i disse områdene med stort artsmangfold, og den benyttes blant annet som underlagsmateriale for Ramsar-konvensjonen om vern av våtmarker.

Bilder fra instrumentet anvendes i prosjekter knyttet til ESA-China Dragon-programmet, blant annet til overvåkning av flomutsatte områder. CHRIS-bilder brukes til å utarbeide referansekart som kan sammenlignes med data fra krisesituasjoner for å skille mellom oversvømte områder og normale vannforhold. Kinesiske forskere har også uttrykt interesse for andre bruksområder for de hyperspektrale bildene, for eksempel mineralprospektering.

CHRIS-bildene samordnes med den tyske brannovervåkingssatellitten BIRD (Bi-Spectral Infrared Detection). CHRIS har avbildet steder der BIRD tidligere har oppdaget skogbranner for å kartlegge størrelsen på områdene, registrere gjenvekst av ny vegetasjon og studere de langsiktige virkningene av skogbranner.

CHRIS har dessuten tatt bilder på vegne av Charter for Space and Major Disaster, en internasjonal avtale om å gjøre romressurser tilgjengelige for sivile hjelpeorganisasjoner ved naturkatastrofer.

Og nye vitenskapelige bruksområder for CHRIS-data er planlagt i årene som kommer, blant annet presisjonslandbruk i Tyskland, undersøkelser av spektrale signaler fra avlingsrester og jordsmonn i Frankrike, overvåking av biologisk mangfold i Afrika, kartlegging av kystområder i sørlige Chile og arkeologiske prosjekter i Spania.

Annen nyttelast på Proba

Det andre bildebehandlingssystemet om bord i Proba er et kompakt HRC. Denne enheten har enda høyere romoppløsning (fem meter), og tar sort-hvitt-bilder av områder på 25 kvadratkilometer.

I tillegg til å observere Jorden sender satellitten også tilbake informasjon om sitt eget nærmiljø. Den har en strålingsmåler som kalles SREM (Standard Radiation Environment Monitor). Instrumentet brukes for å undersøke de energiladede partiklene som f.eks. skaper nordlys, noe som har gjort det mulig å lage en bedre modell av strålingsmiljøet rundt Jorden i de siste tre årene.

Et annet instrument i nyttelasten er DEBIE (Debris I-orbit Evaluator), som overvåker bittesmå mikrometeoroider eller rompartikler som måler fra én centimeter til under én millimeter i diameter.

Om Proba

Proba er en mikrosatellitt utviklet av ESAs General Support Technology Programme (GSTP) og bygget av et industrikonsortium ledet av det belgiske selskapet Verhaert. Den ble skutt opp fra India 22. oktober 2001, og ESA-bakkestasjonen Redu i Belgia tar seg av operasjonen. CHRIS-instrumentet er finansiert av det britiske nasjonale romsenteret (BNSC), og er bygget av det britiske selskapet SIRA Space.

Proba var planlagt som et ettårs demonstrasjonsprosjekt, men dette er senere utvidet til et jordobservasjonsprosjekt.

Probas unike egenskaper gjør den også til en nyttig ressurs i utviklingen av ESAs foreslåtte SPECTRA-prosjekt (Surface Processes and Ecosystem Changes Through Response Analysis), en jordobservasjonssatellitt som skal studere landvegetasjonen over alle de viktigste biologiske områdene på Jorden. Hvis prosjektet blir satt i gang, skal SPECTRA skytes opp rundt 2012.

Det er planlagt å skyte opp en oppfølger til Proba med navnet Proba-2 i slutten av 2007. Som forgjengeren skal denne prøve ut ny teknologi og nye produkter i bane rundt Jorden.

Systemene som utvikles i forbindelse med disse prosjektene, skal brukes i et senere prosjekt for solobservasjon og plasmamåling. En ny type solspektrometer i en avansert satellitt skal for første gang gi bilder av Solen med høy dataoverføringshastighet.