GMES

Wikipedia
(Ohjattu sivulta GMES Sentinel)
Loikkaa: valikkoon, hakuun

Global Monitoring for Environment and Security (GMES) myös Copernicus, on Euroopan unionin ympäristötiedon palveluverkosto, joka yhdistää kaukokartoitussatelliittitietoa maanpinnalta tehtuihin havaintoihin.[1] Se on tarkoitettu käytettäväksi muun muassa EU:n ilmanlaadun seurannassa, ympäristönsuojelussa, hätätilan hallinnassa ja meriliikenteen valvonnassa EU:n sisä- ja ulkopuolella.

Järjestelmään kuuluvat sen puitteissa rakennettavat Euroopan komission ja ESAn yhdessä rahoittamat Sentinel 1, Sentinel 2,Sentinel 3, Sentinel 4, Sentinel 5, Sentinel 5 Precursor sekä Sentinel 6 (Jason CS) kaukokartoitussatelliitit. Järjestelmä ostaa kaukokartoituskuvamateriaalia myös muiden kaukokartoitusssatelliiteilta.

Järjestelmän perustan luovat eurooppalaiset kaukokartoitustutkimuksen ja -havainnoinnin verkostot, jotka ovat aloittaneet Euroopan komission kuudennen ja seitsemännen tutkimuksen puiteohjelman projekteina.

Marraskuussa 2010 GMES:ästä tuli EU:n kaukokartoitusohjelma, jolla voi rahoittaa jatkuvaa toimintaa, eikä vain tutkimus- ja kehitystoimia. Ensimmäiselle kolmelle vuodelle budjetti oli 107 miljoonaa euroa.[2] Vuonna 2013 ohjelman nimeksi vaihtui Copernicus Nikolai Koperniuksen kunniaksi.[3] Operatiivisen vaiheen alussa hankkeelle myönnettiin vuosille 2014–2020 massiivinen 3 786 miljoonan euron budjetti.[4] Vuoden 2014 alusta alkaen kyseiset verkostot alkavat toimia pysyvinä organisaatioina. Ne käsittelevät satelliittien ja muuten kerättävän maapallon, merien ja ilmakehän tilaa ja turvallisuutta koskettävan mittausdatan.

Sovellusalueet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Ilmakehän seuranta, vetäjätaho European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF, Englanti). Operatiivinen toiminta saavutetaan vuonna 2015
  • ilmastonmuutoksen seuranta, vetäjätaho European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). Operatiivinen toiminta saavutetaan vuonna 2017
    • näiden kahden budjetti vuosille 2014–2020 on yhteensä 291 miljoonaa euroa;
  • hätätilanteiden hallinta
  • maakartoitus
  • merien tilan seuranta, vetäjäta Mercator Océan (Ranska). Operatiivinen vaihe alkaa vuonna 2015. Toiminna budjetti vuosille 2014–2020 on 144 miljoonaa euroa
  • turvallisuus.

Pääteemat GMES-tutkimuksessa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

GMES-hankkeen suurin tavoite ei liity satelliitteihin vaan niiden keräämän datan käsittelyyn. Satelliitit vievät suuren osan rahoituksesta, mutta tietojen käytön laajentaminen on tärkein tavoite. Tavoitteena on saada data jalostettua käytännön hyödyä antaviksi "lopputuotteiksi" nopeasti ja että aikanaan ko. "lopputuotteet" olisivat likimain reaaliajassa käytettävissä. Näitä palveluita kehitettiin seitsemännen puiteohjelman tutkimusprojekteissa vuosina 2007–2013.

Tutkimusprojektit ovat Euroopan komission kuudennen (2002–2006) ja seitsemännen tutkimuksen puiteohjelman (2007–2013) hakujen luomia useiden maiden konsortioprojekteja. ESAn puolella on vastaavana aikana ollut käynnissä GMES Service Element-ohjelma, jota on jatkettiin vuoteen 2011. Sen jälkeen EU hoitaa satelliittikaukokartoituksen tutkimuksen ja operatiivisen toiminnan ja ESA keskittyy tieteellisen kaukokartoituksen satelliittien kehitykseen.

Alihankkeet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • geoland2 oli maan pinnan satelliittikaukokartoituksen suurprojekti (35 miljoonaa euroa) vuosina 2008–2012. Sitä veti EADSin Astrium GmbH Saksassa. Suomesta mukana olivat SYKE ja VTT. Hanke on jatkoa 6. puiteohjelman GEOLAND-projektille. Projektin tulosten pohjalta EEA ja JRL implementoivat Copernicuksen maanpintapalvelut.[5]
GMOSAIC logo1.jpg
  • G-MOSAIC on turvallisuustutkimuksen satelliittikaukokartoitushanke, joka pyrkii luomaan tilannekuvaa, auttamaan operaatioita ja kuvaamaan alueellisia kriisejä. Projektin kustannukset ovat 15 miljoonaa euroa kolmen vuoden aikana alkaen vuoden 2009 alussa. Hanketta vetää italialainen Telespazio. G-MOSAIC on jatkoa kuudennen puiteohjelman LIMES-turvallisuustutkimusprojektille.[6] [7]
  • MACC eli Monitoring Atmospheric Composition and Climate on ilmakehätutkimuksen suurprojekti (16 miljoonaa euroa vuosina 2009–2011). Jatkohanke on nimeltään MACC-II ja se kattaa vuodet 2011–2014. Projektia vetää kansainvälinen järjestö European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), jonka pääkonttori on Englannissa. Mukana ovat EU-maiden ilmatieteen laitokset, mm. Suomen Ilmatieteen laitos. MACC on jatkoa kuudennen puiteohjeman GEMS ja PROMOTE-projekteille.[8]
  • MyOcean, merentutkimuksen suurprojekti (55 miljoonaa euroa) vuosina 2009–2011. Jatkohanke, MyOcean 2, kestää 2012–2014. Sitä vetää GIP Mercator Ocean Ranskassa. Ilmatieteen laitos ja SYKE edustavat Suomea tässä hankkeessa.[9]
  • SAFER eli Services and Applications for Emergency Response on hätätila-avun satelliittiteknistä apua kehittävä projekti vuosina 2009–2011. Sitä vetää ranskalainen Infoterra France, joka kuuluu EADS-konserniin. Projektin koko on noin 40 miljoonaa euroa ja Pohjoismaista ei ole kukaan mukana. [10]


Satelliitit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

GMESin ESAn ja EU:n yhteisrahoitteiset viisi satelliittiprojektia kantavat nimeä Sentinel, joka on suomeksi vartiosotilas. Tämä termi kuten esimerkiksi nimet (LISA) Pathfinder (suunnistaja) ja (Aurora) Flagship (lippulaiva) ovat ESA:n 2000-luvun alussa valitsemia termejä missioilleen, jotka on suoraan kopioitu suoraan yhdysvaltalaisesta avaruuspoliittisesta sanastosta, joka puolestaan on lainannut Yhdysvaltain 1800-luvun maaseutuun ja myöhempiin sotiin liittyviä avainsanoja.

Satelliitteja ei ole tarkoitus tehdä yksin kappalein vaan synnyttää satelliittiperhe, jossa samankaltaisia mutta aika ajoin uudistettuja satelliitteja valmistetaan vuosikymmenien ajan. Tällöin niiden tehtävä ei enää ole tieteellistä tutkimusta vaan operatiivista seurantaa.

ESA ja EU toteuttavat viisi GMES Sentinel -satelliittimissiota seuraavien 10 vuoden aikana. Vuoden 2006 loppuun mennessä Euroopan Komissio on päättänyt omasta tutkimuksen 7. puiteohjelmasta tulevasta rahoitusosuudestaan. Satelliitit maksavat muutamia satoja miljoonia euroja kappale. Komissio panostaa noin 650-700 miljoonaa euroa Sentinel 1-3-satelliittien kehitykseen vuosina 2007-2013. Se on noin 50% satelliittien suunnittelu- ja valmistuskustannuksista. Lopun rahoittaa ESA. Kesäkuussa 2010 ESA ilmoitti Sentinel-satelliittien rakentamisessa olevan 600 miljoonan dollarin rahoitusvaje [11], joka voi merkitä kustannusylityksiä tai voi johtua satelliittien suuremmasta määrästä (Sentinel A- ja B-satelliitit, kun alun perin näin ei ilmeisesti ollut tarkoitus).

Sentinel 1[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ensimmäisenä Sentinel-satelliittisarjoista alkoi Sentinel-1-tutkasatelliitin suunnittelu ja valmistus. Se on kuvaava tutkasatelliitti.

Se jatkaa ESAn ERS-1, ERS-2 ja ENVISAT-tutkasatelliittien sarjaa. Sen SAR-tutka toimii C-taajuuskaistalla (5,405 GHz, polarisaatiot: HH, HV, VH, VV) ja tekee interferometristä mittausta (jahka satelliitteja on taivaalla useampia). SAR-tutkan kuvausalan leveys on eri toimintamoodeissa 80–400 km paikkaresoluution ollessa parhaimmillaan 5 m x 5 m ja alimmillaan 25 m x 100 m. Se voi tarkentaa ottamaan 20 km x 20 km kuvia. SAR-tutkan toteuttaa saksalainen EADS Astrium GmbH. Suomalainen DA-Design Oy on merkittävässä roolissa tutkan komponenttien toteuttamisessa.

Sen tehtäviin kuuluu

  • merijään ja arktisen kalotin ympäristön seuranta
  • merien tilan seuranta
  • maan nousu
  • metsien, järvien ja maanpinnan, ml. maatilojen pellot, seuranta
  • kartta-aineston keruu luonnononnettomuusalueilta ja kriisialueilta

Sentinel 1:n varsinainen suunnittelu ja valmistus alkoi tammikuussa 2007 ESAn puitteissa. 19. syyskuuta 2007 ESA ja Thales Alenia Space solmivat arvoltaan 307 miljoonan euron kokoisen sopimuksen Sentinel 1 -satelliitin valmistamisesta.

Sentinel 1 -satelliitin nominaalinen toiminta-aika on seitsemän vuotta ja siinä on ajoainetta 12 vuoden toimintaa varten. Se lentää aurinkosynkroonisella 693 km korkealla kiertoradalla (inklinaatio on 98,18 astetta). Se palaa maanpinnan suhteen samalle radalle 12 vuorokauden välein, jossa välissä se kiertää maan 175 kertaa. Alus voi toimia ainakin 96 tuntia ilman maa-aseman apukomentoja. Se joutuu enintään 19 minuutiksi maan varjoon, joka on etu sen sähköjärjestelmän suunnittelun kannalta.

Satelliitti on kolmiakselistabiloitu. Sen massa on 2300 kg, josta 130 kg on ajoainetta. Se tuottaa sähkötehoa 4800 W ja sen paristojen kapasiteetti in 324 Ah. Aluksen muistikapasiteetti in 900 gigabittiä. Sen tiedonsiirtokapasiteetti on 600 Mb/s.

Se laukaistaan Sojuz-kantoraketilla. Se voidaan laukaista myös Zenit-kantoraketilla. Laukaisun piti tapahtua joulukuussa 2012, joka on noin vuotta myöhemmin kuin alussa arvioitiin. [12] Kesällä 2012 uskotaan satelliitin laukaisun tapahtuvan vuoden 2013 aikana. [13] Laukaisu tapahtuu aikaisintaan marraskuussa 2013. Sisaralus Sentinel 1 B lentää vuonna 2015.

Vuoteen 2020 mennessä ESA haluaisi rakentaa 3-4 tällaista satelliittia. ESA ja Thales Alenia Space solmivat maaliskuun puolivälissä 2010 sopimuksen toisen Sentinel 1 (Sentinel 1B) ja Sentinel 3 (Sentinel 3B) -satelliitin valmistuksesta yhteensä 270 miljoonan euron hintaan.[14] Suomalainen DA-Design Oy toteuttaa osan Sentinel 1A ja Sentinel 1B -satelliittien SAR-tutkien komponenteista perustuen yrityksen saamaan kokemukseen mm. Saksan TerraSAR-X-satelliitista. Sentinel 1B laukaistaan vuonna 2015 ja kolmas Sentinel 1 -satelliitti vuonna 2018. Sitä seuraava satelliitti laukaistaan vuonna 2021 ja myöhemmät sitä mukaa kuin avaruudessa toimivien satelliittien toiminta-aika umpeutuu.[15]

Sentinel 2[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Toinen Sentinel-satelliitti on optisen alueen kaukokartoitussatelliitti.

Eräässä mielessä se korvaa NASAn Landsatin ja jatkaa CNESin SPOT-satelliittien sarjaa. Satelliitti kuvaa maanpintaa 13 kanavalla (multispektraalikuvaus). Sen kuvauksen epätarkkuus on 10, 20 ja 60 metriä riippuen kuvausmoodista. Kohteina kaupungit, metsät, pellot jne. Kahdella satelliitilla sama paikka kuvataan joka kuudes päivä.

Alkuperäisessä suunnitelmassa ensimmäinen Sentinel 2 -satelliitti laukaistaan vuonna 2013, toinen vuonna 2016, kolmas vuonna 2019 ja niitä seuraavat alkaen vuonna 2022.

Maaliskuussa 2010 ESA solmi 105 miljoonan euron sopimuksen EADS Astriumin kanssa Sentinel 2B -satelliitin valmistuksesta.[16]

Patria toimittaa Sentinel-2 satelliittehin Remote Interface Unitit, jotka ohjaavat mm. asennonsäätöön liittyviä komponentteja.

Sentinel 2A[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Sentinel 2A piti laukaista vuonna 2013 venäläisellä Rockot-kantoraketilla. [17]. Laukaisu siirtyi vuodelle 2014 ja edelleen vuodelle 2015. Sentinel 2A laukaistiin lopulta kesäkuussa 2015 Vega-raketilla Guyanan avaruuskeskuksesta ja viikon sisään voitiin ottaa ensimmäiset kuvat. [18] Kameralaitteistojen kalibrointi-vaihe kestää noin kolme kuukautta ennen varsinaisten havaintojen aloittamista.

Sentinel 3[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kolmas Sentinel-satelliitti on meriä tutkiva satelliitti.

Satelliitin pääinstrumentin altimetri (kuten esimerkiksi TOPEX/Poseidon ja Jason-satelliitit). Satelliitti kuvaa meren "väriä" optisilla ja infrapuna-alueen radiometreillä. Se mittaa meren pintalämpötilaa. Instrumentit

  • SLST, Sea and Land Surface Temperature -radiometri mittaa pintalämpötilaa
  • OCLI; Ocean and Land Colour Instrument -instrumentti, mittaa meren klorofyllin määrää ja maapeitteen kasvustoa
  • RA, Radar Altimeter, tutkakorkeusmittari, mittaa merenpinnan korkeutta

Mittauksen tarkkuus on 300 metriä.

Ensimmäinen satelliitti laukaistaan vuonna 2013 ja toinen vuonna 2017. ESA ja Thales Alenia Space solmivat maaliskuun puolivälissä 2010 sopimuksen toisen Sentinel 1 ja Sentinel 3 -satelliitin valmistuksesta yhteensä 270 miljoonan euron hintaan.[14] Patria rakentaa Sentinel 3A ja Sentinel 3B -satelliittien aurinkopaneleiden hiilikuiturakenteet. Kolmas satelliitti laukaistaan vuonna 2023 ja sitä seuraava vuonna 2023.

Sentinel 3A piti laukaista vuonna 2013 venäläisellä Rockot-kantoraketilla. [19] Laukaisu tehdään vuonna 2014 ja Sentinel 3B lentää vuonna 2017.

Sentinel 4[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Sentinel 4 ei ole satelliitti, vaan se on EUMETSATin MTG Sounder-sääsatelliitin laite, joka mittaa ilmakehän kemiaa geosynkroniselta kiertoradalta. Sen pääurakoitsija on Astrium GmbH, joka totauttaa laitteet 150 miljoonan euron hintaan. [20]

Ensimmäinen MTG-satelliitti laukaistaan vuonna 2019. EU rahoittaa siihen Sentinel 4 -instrumentin ja itse MTG-sääsatelliitin kehittävät ESA ja EUMETSAT nimellä Meteosat Third Generation, jonka kehitystyö on alkanut ESAn puitteissa vuonna 2008. Myöhempien MTG-satelliittien mukana Sentinel 4 -laite lentää vuonna 2024 ja 2031 (tai vuonna 2027 riippuen lähteistä).

Sentinel 5[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Sentinel 5-ei ole satelliitti, vaan mittalaite, joka lentää EUMETSATin Post-EPS-sääsatelliitin, joka mittaa ilmakehää matalalta naparadalta, mukana.

Post-EPS on EUMETSATin Metop-satelliittien seuraaja. Ensimmäinen satelliitti laukaistaan vuonna 2019, seuraava vuonna 2026 ja sitä seuraava vuonna 2032.

Sentinel 5 Precursor[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Sentinel 5/Post-EPS-sääsatelliittia varten on ESAssa aloitettu Sentinel 5 Precursor -satelliittiprojekti, joka on Hollannin avaruusjärjestön NIVRin ja ESAn yhteisrahoitteinen. EU on liittynyt sen rahoittajiin.

Sentinel 5 Precursor -satelliitti lentää vuonna 2015 kuljettaen TROPOMI-otsoni-instrumenttia, joka perustuu NASAn EOS-Aura-satelliitilla lentävään OMI-otsoni-instrumenttiin. TROPOMIn tuleva käyttäjä on KNMI ja kehittäjä TNO-tutkimuslaitos. [21] [22] [23]

Suomessa TROPOMIn tiedekäyttäjä on Ilmatieteen laitos. [24]

Sentinel 6 eli Jason CS[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Jason Cryosat tai Jason Continuous Service lisäys alkuperäiseen GMES Sentinel-ohjelmaan. Se on ESAn toteuttaman Cryosat-satelliitin jatkomissio ja Ranskan CNESin ja Yhdysvaltain NASAn Jason-satelliittien jatkomissio.

Se mittaa merta ja merijäätä.

Ensimmäinen satelliitti laukaistaan vuonna 2017.[25]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. GMES luo Euroopan kattavia ympäristöpalveluja 2009. Positio. Viitattu 5.12.2013.
  2. Delay in 1st GMES Satellites Presses Envisat into Longer Service Space News. 2011. Viitattu 8.12.2013.
  3. Copernicus: new name for European Earth Observation Programme EU. Viitattu 8.12.2013.
  4. Greeni Light for GMES/Copernicus 2013. ESA. Viitattu 8.12.2013.
  5. Geoland2-sivusto
  6. G-MOSAIC-projektin sivusto
  7. LIMES-projektin sivusto
  8. MACC projektin sivusto
  9. Myocean Projektin sivusto
  10. SAFER Projektin sivusto
  11. http://www.spacenews.com/civil/100629-european-earth-observation-funding-shortfall.html
  12. http://www.arianespace.com/news-press-release/2010/12-16-2010-Sentinel1A-contract.asp
  13. http://www.spacenews.com/civil/120614-esa-agrees-sentinel-launch.html "ESA Agrees To Press Ahead with 2013 Sentinel Launch", Spacenews.com, 14.6.2012
  14. a b http://www.esa.int/esaLP/SEMR8U9KF6G_LPgmes_0.html
  15. "Observing the Earth for a safer planet", ESA Bulletin, toukokuu 2010, s.31
  16. http://www.spacenews.com/contracts/100331-options-boost-value-astrium-sentinel2b-deal.html
  17. http://www.esa.int/esaEO/SEM7MMVX7YG_index_0.html Rockot to launch two Sentinel satellites, ESA, 9 February 2012
  18. http://www.tiedetuubi.fi/avaruus/sentinel-2a-otti-ensimmaiset-kuvansa-katso-galleria
  19. http://www.esa.int/esaEO/SEM7MMVX7YG_index_0.html Rockot to launch two Sentinel satellites, ESA, 9 February 2012
  20. http://www.spacenews.com/earth_observation/110711-astrium-awarded-sentinel4-contract.html
  21. http://www.knmi.nl/samenw/tropomi/Instrument/index.php?lang=en&tag=full
  22. http://www.tno.nl/content.cfm?context=markten&content=case&laag1=191&item_id=564&Taal=2 TROPOMI hollantilaiset tarjosivat myös ESAlle TRAQ-missioehdotuksessa, joka ei toteutunut
  23. http://www.sron.nl/index.php?option=com_content&task=view&id=1426&Itemid=1310
  24. http://ilmatieteenlaitos.fi/uutiset/index.html?A=1&Id=1259732837.html
  25. "Observing the Earth for a safer planet", ESA Bulletin, numero 142, toukokuu 2010, s.25

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]