Reflektorfényben a Sentinel-1A
(Rovat: GMES - Copernicus, Földmérési és Távérzékelési Int. , Hazai kutatóhelyek és űripar - 2014.04.03 12:20.)

A ma felbocsátandó Sentinel-1A európai földmegfigyelő műholdat Magyarországon is várják!

Az Európai Unió és az Európai Űrügynökség (ESA) 3,8 milliárd eurós (kb. 1200 milliárd forint) Corpernicus (korábban GMES, Global Monitoring for Environment and Security) programjában létrehozandó Sentinel műholdcsalád első elemét, a Sentinel-1A-t 2014. április 3-án bocsátják fel. A Sentinel-1A a földmegfigyelést forradalmian új megvilágításba helyezi a szolgálatszerűen, nyíltan, korlátlanul és azonnal, garanciákkal biztosított folyamatos adatszolgáltatással a felhasználók felé. A fedélzetén lévő apertúraszintézisű radarberendezés rendkívül széles lehetőségeket nyújt a légkörtől az óceánokon át a szárazföldi alkalmazásokig, kiváló eszköz mezőgazdasággal, klímaváltozással, katasztrófák megelőzésével, feltérképezésével kapcsolatos kutatásokra, beleértve a felszínmozgások vizsgálatát időjárástól és napszaktól függetlenül.

Fantáziakép a Sentinel-1A műholdról. (Kép: ESA / ATG medialab)

Az apertúraszintézisű műholdradarra (SAR, Synthetic Aperture Radar) épülő számos eljárás közül a műholdradar interferometria (InSAR), azon belül pedig az állandó szórópontú interferometria (Persistent Scatterer Interferometry, PSI) a felszíni deformációk időbeli monitorozására alkalmas olyan távérzékelési technika, mellyel szórópontokról/felületekről visszaverődött radarhullámok fázisváltozásait vizsgálva precíz felszínmozgásokat képes kimutatni rendkívüli adatsűrűséggel.

Ha olyan területet vizsgálunk, ahol sem a beépítettség, sem a geológiai viszonyok nem teszik lehetővé szórópontok jelenlétét, akkor földi és műholdas mérésekre is alkalmas geodéziai pontjelek, ún. reflektorok telepítése célszerű. Műholdas vonatkozásban kifejezetten a radarhullám visszaverésére alkalmas eszközök, a megfelelően megépített és beállított úgynevezett radarreflektorok biztosítják az optimális reflexiót a radarfelvételeken. Mivel ezeknek a szórópontoknak ismertek a pontos koordinátái, ezért alkalmasak a radarképek geokódolásának és koregisztrációjának elősegítésére is, valamint a visszaverődött hullámok fázisváltozásait vizsgálva nagy pontosságú felszínmozgásokat tudunk kimutatni ott is, ahol radarjelet visszaverő felület egyébként nincs. Lényeges elem, hogy a radarreflektorok segítségével más országos geodéziai hálózatokkal (szinetezési, GNSS, stb.) többtechnikás kollokált pontjellel közvetlenül összekapcsolható. A hagyományosnak tekinthető geodéziai hálózatok vagy térben ritkák, vagy az újramérésük között eltelt idő rendkívül nagy, vagy – s általában ez jellemző – mindkét eset fennáll. A műholdradaros InSAR technológia viszont teljes országos lefedettséggel, több millió pontban, 12 nap sűrűségű teljes újramérést és elsősorban a magassági értelmű mozgásviszonyok legsűrűbb és legpontosabb meghatározását teszi lehetővé.

A radaros távérzékelési mozgásvizsgálatokban alkalmazott reflektorok kitűnnek a környezetükből nagy hatásos radarkeresztmetszet értékeikkel és nagy jel/zaj arányukkal. Több különböző alakú, méretű és anyagú reflektor létezik. A trihedrális alak az egyik legelterjedtebb a reflektorok körében, a reflektor oldalai 90°-os szöget zárnak be. Az oldalak sima felületűek, hiszen ekkor legnagyobb a hatásos radarkeresztmetszet értéke. További nagy előnye, hogy ez a forma érzékeny legkevésbé a műholdról érkező jel beesési szögének pontatlanságára és ez az egyik legstabilabb konstrukció. Az egyes reflektorok telepítése során további szempontok a könnyű szerelhetőség, kis tömeg, stabil rögzítés és az időjárási körülményeknek való ellenállás. Magyarországon elsőként 2008 májusában a Földmérési és Távérzékelési Intézet (FÖMI) Kozmikus Geodéziai Obszervatórium kertjébe telepítettünk két darab ún. trihedrális reflektort. Ezek belső élhosszai 1-1 m-esek, elméleti radarkeresztmetszet értékük kb. 32 dBm². A reflektorokat egy-egy 1 m²-es beton talapzaton állandósítottuk. Korábban az akkor működő Envisat műhold észlelési paramétereinek megfelelően lettek beállítva.

Műholdradar-reflektor beállítása a Sentinel-1A-ra. (Kép: FÖMI KGO)

Az Envisat évtized lezárását követően mától az új, Sentinel korszakba érkezünk. A reflektorok ennek megfelelően a Sentinel-1A-t veszik célba, az érkező radarjeleket a Sentinel-1A antennájába kell továbbítaniuk. Ehhez az új pálya és észlelési paramétereknek megfelelően kell beállítani a reflektorokat.

A Sentinel-1A négyféle módban fogja feltérképezni a felszínt. Sávtérképező (SM, Stripmap mode), szélessávú interferometrikus (IWS, Interferometric Wide Swath mode), extra szélessávú (EWS, Extra Wide Swath mode) és ún. hullám módban (WM, Wave mode). Ezen leképezések közül az IWS és az SM a legfőbb módok, hiszen az ilyen adatok a legalkalmasabbak a műholdradaros szárazföldi mozgásvizsgálatra. A két mód átfedő, így a reflektorokat az IWS leképezési szögtartománya második sugarának közepére állítottuk úgy, hogy a Sentinel-1A pontos áthaladásának ismeretében a leképezési sáv teljes tartományának megfelelő szögekben finomhangolni tudunk. A trihedrális reflektorok esetében 35°-os az ideális visszaszórási szög, így a fent említett észlelési paramétereket figyelembe véve a műholdradar-reflektor felszínhez legközelebb eső lapjának vízszintessel bezárt szögét 18°-ra állítottuk. Ezzel a Sentinel-1A „reflektorfénybe került”.

A Sentinel-1A észlelési módjai (ESA) és a szélessávú interferometrikus módra való reflektor-beállítás.

Kutatásaink során az InSAR technológia bevezetését és hazai alkalmazásait, többtechnikás felszínmozgás-monitorozást (InSAR, GPS, szintezés, gravimetriai mérések), valamint egy közös (SAR, GNSS, szintezés) referenciahálózat létrehozását és integrációt tűztük ki célul. A radarreflektorokkal kapcsolatos kutatásokat a Magyar Tudományos Akadémia Geodéziai és Geofizikai Intézetével kooperációban végezzük, amihez csatlakozott a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszéke. A globális földmegfigyelés meghatározó néhány percéhez érünk április 3-án, magyar idő szerint 23:02-kor, amikor a francia guyanai Kourou űrközpontból a Sentinel-1A műhold egy Szojuz rakétán elindul Föld körüli útjára és megkezdi forradalmi jelentőségű szolgálatát a földmegfigyelés terén.

Hevér Renáta és Dr. Grenerczy Gyula
FÖMI Kozmikus Geodéziai Obszervatórium