Hiperspektrális távérzékelés miniben?

Hamarosan megnyílhat a lehetőség, hogy akár a CubeSat szabvány szerint épített apró műholdakra „komoly” távérzékelő műszerek kerüljenek.

Az Európai Űrügynökség (ESA) közreműködésével olyan, egy tenyérben is elférő kamerát fejlesztenek, amely immár egy a magyar Masat-1-hez hasonló, annál kicsit nagyobb méretű pikoműholdra is felszerelhető lesz. Ez áttörést jelenthet a módszer még szélesebb körű alkalmazása felé. A hiperspektrális távérzékelés alapelve, hogy a kamerába jutó fényt több száz keskeny, egymáshoz közeli sávra bontva detektálja. Az így kapott színképből, a fény forrásának egyfajta „ujjlenyomatából” értékes információ szűrhető le, például a műhold által megfigyelt növényzet típusáról, fejlettségi, egészségi állapotáról, a várható termés mennyiségéről, vagy a növényzettel nem borított földfelszín ásványi összetételéről. Az ilyen távérzékelési adatokat tehát a mezőgazdaságban, a környezetvédelemben, az ásványkincsek utáni kutatásban tudják hasznosítani.

Az ESA Proba-V távérzékelő kisműholdja számára alkotott, tenyérnyi méretű háromtükrös optikai rendszer. (Kép: ESA / Anneke Le Floc'h)

A jelenleg műholdakon üzemelő hiperspektrális kamerák jellemzően legalább 100 kg-os tömegűek. Azonban a legmodernebb elektronika és az új típusú anyagok ma már lehetővé teszik az ilyen kamerák miniatürizálását is. Az ESA célja egy olyan érzékelő megalkotása, amely a CubeSat szabványnak megfelelő apró (10 cm-es élhosszúságú kocka alakú, legfeljebb 1,33 kg tömegű) űreszközre is telepíthető. Olyan lenne ez, mint az igazi hiperspektrális kamerák kistestvére. Az egyszerűbb változattal helyettesíteni nem tudnák ugyan a meglevő nagyobb méretű berendezéseket, de egyes speciális feladatokra lényegesen olcsóbban kínálnának megoldást.

A hiperspektális leképezést illusztráló háromdimenziós adattömb, amely a vízszintes síkban a felszíni koordinátákat, a harmadik, függőleges tengelyen a különböző hullámhosszakat jeleníti meg. A spektrális tartomány jóval szélesebb is lehet, mint amire az emberi szem érzékeny: az infravöröstől a látható fényen át az ultraibolya tartományig terjedhet. (Kép: ESA)

Az optika lelke három, kompakt módon elhelyezett, nanométeres pontossággal megmunkált alumíniumtükör. Közülük egyik sem helyezkedik el a másik előtt, vagyis nem takarják ki a beérkező fény egy részét. A megoldással meglehetősen nagy, akár 50°-os látómezőt tudnak elérni, megtartva az elfogadható képminőséget és felszíni felbontást. Ezzel nagy területről lehetne átfogó képet kapni, és ha szükséges, egy-egy érdekesnek mutatkozó kisebb felszíndarabot utána más műholdas műszerekkel részletesebben és pontosabban megvizsgálni. Az új technológia másik kulcseleme a fedélzeti áramkörök miniatürizálása. A harmadik döntő faktor a hatékony adattömörítő eljárások alkalmazása, már a műholdon. Ezek nélkül nehezen képzelhető el a sok száz színben egy időben készített felvételek lesugárzása a földi követőállomásokra, a pikoműhold korlátozott kapacitásával.

Az új technológia alkalmazására egy holland cég készített prototípust. Úgy tűnik, hogy a kamera és a hozzá tartozó elektronika beleférne egy CubeSat egységbe, a kiszolgáló platform másik kettőbe. Így egy három egységes (3U), 10 cm × 30 cm-es miniatűr műhold alkalmas volna a rendszer űrbeli kipróbálására. Az ezredforduló táján kitalált CubeSat szabvány igen népszerű, évente sok tucatnyi egy-, két- vagy háromegységes űreszköz áll pályára, jellemzően a nagyobb műholdakat indító hordozórakéták kiegészítő hasznos terheként. Főleg egyetemi diákcsoportok vagy kisebb cégek alkalmazzék, hiszen így viszonylag költségkímélő módon lehet az űrbe juttatni a kísérleteiket.

Kapcsolódó cikkek:
A Proba-V munkában
Mikrohullámú távérzékelt adatok integrálása a felszínvizsgálatokba (1. rész)
Az innovatív EO-1 műhold tíz éve (2. rész)
Génkezelt vagy nem?
Felismerhetők az űrből a biogazdaságok
Katonai kísérlet és gyógyszerteszt

Kapcsolódó linkek:
Hamarosan CubeSat holdakon is repülhetnek hiperspektrális kamerák (ESA)