Az ESA földmegfigyelési tervei (2. rész)
(Rovat: Nyereség a kontinensnek, Időjárás és előrejelzése , Környezetünk védelme - 2015.02.14 07:15.)

Az ESA saját földmegfigyelő küldetéseit szolgáló műholdak az Earth Explorers sorozatban készülnek, a műholdak feladata pedig az ESA „élő bolygó” (Living Planet) programjába illeszkedik.

Az élő bolygó program célkitűzései között a légkör, a vízburok (hidroszféra), a bioszféra, a jégvilág (krioszféra) és bolygónk belső szerkezetének vizsgálata egyaránt szerepel. Az Earth Explorer sorozatba tartoztak/tartoznak a GOCE (2009), a SMOS (2009), a Cryosat (2010) és a Swarm (2013) műholdak, ezekkel cikkeinkben többször is foglalkoztunk. Hamarosan elkészül két, már jóváhagyott küldetés, az ADM-Aeolus és az Earthcare (vagy más néven EarthCARE). 2013-ban hagyták jóvá a Biomass műhold elkészítését, ez lesz az Earth Explorer sorozat hetedik tagja. A folytatásért egyelőre két program van versenyben (FLEX és CarbonSat). Az ESA műholdas földmegfigyelő küldetéseihez szorosan kapcsolódnak azok a különféle földi és légi mérési kampányok, amelyek fő célja a jövőben az űrbe kerülő műszerek kipróbálása, a műholdas mérések előkészítése, az adatok kalibrálása, ezekről az ESA honlapján olvashatnak részleteket.

Az ADM-Aeolus indítását 2015-re tervezik. A küldetés nevének első része az Atmospheric Dynamics Mission (légkördinamikai küldetés) rövidítése, emellett a műholdat Aioloszról, a szelek görög istenéről nevezték el. Arra a kérdésre keresi majd a választ, milyen mértékben járul hozzá a szélviszonyok pontos feltérképezése az időjárás pontosabb előrejelzéséhez. Az így megszerzett légkördinamikai információk segítenek az éghajlati modelleket is pontosabbá tenni. A műhold egyetlen műszert visz magával, az Aladin (Atmospheric Laser Doppler Instrument) nevű lidar, azaz lézer-doppler berendezést. Az eszköz a 355 nm-es ibolyántúli tartományban rövid fényimpulzusokat bocsát ki a Föld felé, amelyek a légkörben lebegő aeroszol részecskékről visszaverődnek. A terjedési időből a visszaverő réteg magassága, a jelek Doppler-eltolódásából pedig a mozgás sebessége számítható ki.

Az ADM-Aeolus műhold a légkör dinamikájának vizsgálatára készül. (Kép: ESA / AOES Medialab)

A Japán Űrügynökséggel (JAXA) közösen készítendő EarthCARE (Earth Clouds, Aerosols and Radiation Explorer) a felhőzetet, az aeroszolokat és a sugárzási viszonyokat vizsgálja, startja 2016-ban várható. A műhold poláris napszinkron pályán kering majd. Négy műszerrel vizsgálja a Földet. Aktív műszere a nagy felbontású lidar és a radar lesz, a két passzív műszer pedig a multispektrális képalkotó kamera és a szélessávú radiométer.

Az ESA és a JAXA közös földmegfigyelő műholdja, az EarthCARE 2016-ban állhat napszinkron pályára. Radarantennája 2,5 méter átmérőjű. (Kép: ESA)

Biomass a jövő évtized küldetése lesz, indítását jelenleg 2020-ra tervezik. Fő feladata az erdőkben található biomassza felmérése, és ezen keresztül az erdők össztömegének becslése, illetve az ebben bekövetkező változások követése. Ehhez a műhold apertúraszintézises, polarimetrikus radart fog használni, amely 435 MHz frekvencián, 6 MHz sávszélességgel dolgozik majd. Az észlelés frekvenciáját úgy választották meg, hogy a berendezés a hideg éghajlati övek fölött repülve információt szolgáltathasson a jégtakarók vastagságáról és belső szerkezetéről. Emellett a választott frekvencia arra is alkalmas, hogy a sivatagos vidékeken feltérképezze a felszín alatti rétegek geológiáját, valamint másutt a talaj nedvességtartalmát, a permafroszt réteget, és mérje a tengervíz sótartalmát.

A küldetés kiválasztása során a Biomass-szal szemben elvérzett a két versenytársa, a CoReH2O és a PREMIER, azonban nem lenne meglepő, ha a későbbi pályáztatások során módosított, továbbfejlesztett, javított formában újra felbukkannának. A CoReH2O (Cold Regions H₂O) feladata a Föld hideg vidékein a hó és a jég vizsgálata lett volna nagy frekvenciájú, apertúraszintézises radarral, a víz körforgásának pontosabb megértése érdekében. A PREMIER küldetés a légkör kémiai vizsgálatát végezte volna, a légkörkémiai és az éghajlati folyamatok tisztázása érdekében. Ehhez az infravörös és a milliméteres hullámhosszakon végezte volna a méréseit.

Mint említettük, az Earth Explorer sorozat nyolcadik tagja a FLEX és CarbonSat küldetések közül kerül majd ki. Ezekre most készülnek a részletes megvalósíthatósági tanulmányok, amelyek alapján valamikor a jövőben megszületik a végleges döntés. Mindkét küldetés a Föld mint rendszer működésének vizsgálatát tűzte ki céljául, ezen belül arról is szeretnének többet megtudni, miként befolyásolja a Föld természetes folyamatait az emberi tevékenység, különös tekintettel a szén körforgására.

A FLEX (Fluorescence Explorer) küldetés keretében globális térképet készítenének a növényzet fluoreszcenciájáról, ami a fotoszintézis indikátora. Ennek alapján pontosabban meg lehetne becsülni, mennyi szenet tárolnak a növények és ez milyen szerepet játszik a szén és a víz körforgásában.

A CarbonSat az emberi tevékenység következtében a légkörbe kerülő két legfontosabb gáz, a szén-dioxid és a metán eloszlását mérné. A gyűjtött adatoknak köszönhetően pontosabban lehetne azonosítani ezeknek a gázoknak a forrását, valamint azt, hol és hogyan nyelődnek el a légkörből, és mindez milyen kapcsolatban áll az éghajlatváltozással.

Végül, de nem utolsósorban meg kell említeni, hogy az ESA fontos szerepet vállal az európai műhold-meteorológiai szervezet, az EUMETSAT műholdjainak elkészítésében. Ezekbe a munkákba az egykori ígéretek szerint – Magyarország teljes jogú tagként történő belépése (2008) nyomán – a magyar űripar is bekapcsolódhatott volna, ebből azonban semmi sem realizálódott. Talán a küszöbön álló ESA-tagságunk ezen a területen is változást hoz.

A geoszinkron pályán keringő második generációs Meteosat műholdak (MSG, Meteosat Second Generation) közül három már üzemszerűen működik, a negyedik indítása idén várható. Az alacsony, poláris pályán keringő MetOp sorozatból kettő kering a Föld körül, a harmadik (MetOp–C) indítását 2016-ra tervezik. A fejlesztők mindkét sorozat esetében már a folytatáson dolgoznak. Az ESA és az EUMETSAT főigazgatói 2012-ben írták alá azt a megállapodást, amelynek értelmében a két szervezet közösen fejleszti a Meteosat holdak harmadik generációját (MTG, Meteosat Third Generation). Ennek értelmében az ESA fejleszti ki az MTG holdak prototípusát, amely egyébként a Sentinel–4 műhold alapjául is szolgál majd. Az EUMETSAT fejleszti ki a földi infrastruktúrát és a felhasználóknak nyújtandó szolgáltatásokat. A fejlesztésben a részvétel lehetősége az ESA tagállamai számára önkéntes programként áll nyitva.

A MetOp műholdak közül már kettő kering alacsony poláris pályán a Föld körül. (Kép: ESA / P. Carril)

Az alacsony pályáról a 2020 utáni évtizedekben a meteorológiai szolgáltatás biztosítása érdekében az ESA már tervezi a MetOp műholdak második generációját (MetOp-SG, Second Generation). Összesen hat műhold készül, amelyek páronként egymást kiegészítő meteorológiai méréseket fognak végezni. Az A sorozat tagjait légköri szondázó eszközökkel, valamint optikai és infravörös képalkotó kamerákkal szerelik fel, míg a B sorozat tagjaira mikrohullámú szenzorok kerülnek. Az A sorozat tagjaira az Európai Bizottság megbízásából a Sentinel–5 műholdak műszerei is felkerülnek. Az első pár műholdjainak indítását 2021-re (A műhold), illetve 2022-re tervezik (B műhold).

Az ESA-ba való belépésünk nyomán a magyar ipar számára elsősorban a távlati, újonnan induló fejlesztésekbe történő bekapcsolódás lehet fontos. Mindennek természetesen fontos előfeltétele, hogy Magyarország anyagilag is részt vállaljon bizonyos önkéntes programokban a földmegfigyelés területén.