Sentinel jest trzonem programu Copernicus. Jest to seria siedmiu misji satelitarnych, które obejmują zarówno obrazowanie radarowe, jak i wielospektralne lasów, oceanów i atmosfery. Misje Sentinel 1-3 składają się z minikonstelacji dwóch satelitów, dzięki czemu udaje się utrzymać niski interwał między napływem danych. Misje Sentinel 4-5 stanowią samodzielne instrumenty umieszczane jako wyposażenie dodatkowe na innych satelitach.
Copernicus to program obserwacji Ziemi realizowany w ramach działań Unii Europejskiej (EU). Jest koordynowany i zarządzany przez Komisję Europejską we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA), państwami członkowskimi oraz pozostałymi agencjami UE. Jego celem jest zapewnienie globalnej, autonomicznej, ciągłej, szerokopasmowej oraz wysokiej jakości zdolności obserwacji Ziemi. Dane są aktualne i ogólnodostępne, służą m.in. poprawie zarządzania środowiskiem, zrozumieniu i łagodzeniu skutków zmian klimatycznych oraz zapewnieniu bezpieczeństwa. Kosmiczną emanacją programu jest seria satelitów Sentinel.
Ostatecznie program ma zapewnić sprawne wykorzystanie ogromnej ilości globalnych danych z satelitów oraz naziemnych, powietrznych i morskich systemów pomiarowych. Dzięki temu dowolny użytkownik może uzyskać niezależny dostęp do informacji w zakresie środowiska i bezpieczeństwa na poziomie globalnym. Program Copernicus pomaga usługodawcom, władzom publicznym i innym organizacjom międzynarodowym poprawić jakość życia obywateli Europy. Innymi słowy, dzięki temu, że łączy informacje pozyskiwane przez satelity, stacje powietrzne i naziemne pozwala nam na uzyskanie kompleksowego obrazu aktualnej sytuacji środowiskowej Ziemi i stanu jej „zdrowia”.
Copernicus wyróżnia się również tym, że dostęp do uzyskanych danych i informacji jest bezpłatny. Dane te składają się na sześć wzajemnie powiązanych obszarów: atmosfery, morza, lądu, klimatu oraz zarządzania kryzysowego i bezpieczeństwu.
Segment kosmiczny
Trzonem programu jest seria siedmiu misji satelitarnych, które obejmują obrazowanie radarowe oraz wielospektralne (zdjęciowe) lasów, oceanów i atmosfery. Misje Sentinel-1, -2, -3 składają się z minikonstelacji dwóch satelitów, dzięki czemu udaje się utrzymać niski interwał między napływem danych z tego samego miejsca. Każda para identycznych satelitów oznaczonych jako „A” i „B” znajduje się na tej samej (wspólnej) orbicie. Są umieszczone w ten sposób, aby znajdować się dokładnie po przeciwnej stronie orbity, czyli w odległości kątowej 180 stopni.
Misje Sentinel-4 i -5 stanowią samodzielne instrumenty umieszczane jako wyposażenie dodatkowe na innych satelitach. Tak też Sentinel 4 to para bliźniaczych instrumentów umieszczonych na pokładzie europejskich satelitów meteorologicznych Meteosat trzeciej generacji. Misje Sentinel 5 to z kolei trzy identyczne instrumenty, które są „pasażerami” okołobiegunowych satelitów meteorologicznych MetOp drugiej generacji.
Sentinel-5 Precursor (Sentinel-5P) to samodzielny satelita wyniesiony w celu wypełnienia luki w danych w oczekiwaniu na start opóźnionych satelitów MetOp. To na ich pokładzie miały znajdować się instrumenty misji Sentinel-5.
Sentinel-1
Sentinel-1 (A i B) – para satelitów wykonujących misję ciągłego obrazowania radarowego powierzchni Ziemi. Dzięki temu, że dane zbierane są przez radar, możliwe jest działanie w każdych warunkach pogodowych i o każdej porze dnia i nocy. Krótki czas rewizyty sprawia, że w rezultacie satelita wykonuje pomiary dostatecznie często i obrazuje w wysokiej rozdzielczości europejskie lądy, strefy przybrzeżne i szlaki żeglugowe. Głównym instrumentem jest Synthetic Aperture Radar (SAR).
Satelity tej serii posiadają dwa osobne podstawowe tryby pracy do działania zarówno nad lądem, jak i wodą. Daje to możliwość przeprowadzania zaprogramowanych, bezkonfliktowych autonomicznych operacji skaningowych, w rezultacie czego główny tryb pracy radaru umożliwia obrazowanie wycinka terenu o szerokości 250 kilometrów w wysokiej rozdzielczości geometrycznej i radiometrycznej.
SAR może zbierać dane w czterech specjalnych trybach:
- Stripmap (SM) – tryb podstawowy, gdzie radar opromieniowuje zadany obszar podczas przelotu. Wiązka radarowa wysyłana jest pod stałym kątem i elewacją.
- Interferometric Wide swath (IW) – impulsy radarowe nadawane są parami, tak by po ich zestawieniu możliwe było dokonanie pomiarów techniką interferometrii.
- Extra Wide swath (EW) – radar łączy dane z dwóch oddzielnych odcinków by maksymalnie zwiększyć szerokość badanego obszaru. Odbywa się to kosztem mniejszej rozdzielczości przestrzennej.
- Wave (WV) – satelita zbiera dane w małych scenach stripmapowych zwanych „winietami”, rozmieszczonych w regularnych odstępach co 100 km wzdłuż toru przelotu. WV to tryb operacyjny Sentinel-1 nad otwartym oceanem.
Sentinel-2
Sentinel-2 (A i B) – szerokopasmowa, wielospektralna misja obrazowania w wysokiej rozdzielczości. Wspiera badania Copernicus Land Monitoring, w tym monitorowanie roślinności, pokrywy glebowej i wodnej. Dodatkowo satelita obserwuje śródlądowe drogi wodne i obszary przybrzeżne. Głównym wyposażeniem pojazdu jest Multispectral Instrument (MSI) – instrument, który umożliwia obserwację Ziemi w trzech rozdzielczościach i 13 zakresach spektralnych światła. Są to: cztery zakresy dla rozdzielczości piksela 10 metrów, sześć zakresów dla rozdzielczości piksela 20 metrów oraz trzy zakresy dla rozdzielczości 60 metrów na piksel.
Satelity misji Sentinel-2 pozyskują dane w postaci zdjęć w różnych zakresach światła widzialnego, jak i niewidzialnego dla ludzkiego oka. Dzięki temu, dobremu zasięgowi oraz wysokiej częstotliwości wizyt nad zadanym obszarem, instrumenty misji pozwalają na generowanie geoinformacji w skali lokalnej, regionalnej, krajowej i międzynarodowej. Dane przeznaczone są do modyfikacji i adaptacji przez użytkowników zainteresowanych obszarami tematycznymi, takimi jak:
- planowanie przestrzenne
- monitoring rolno-środowiskowy
- monitorowanie wody
- monitoring lasów i roślinności
- monitorowanie zasobów naturalnych
- globalne monitorowanie upraw
Misje Sentinel-2 stanowią cenne źródło danych dla geoinformatyków. W wyniku ich obróbki m.in. możliwe jest dokładne określenie zasięgów pożarów, powodzi, inwestycji budowlanych i innych widzianych z orbity szczegółów. Istotne jest również, że odpowiednia analiza spektralna odbijanego przez powierzchnię światła umożliwia nawet dokładne określenie rodzaju roślinności nań rosnącej.
Sentinel-3
Zadaniem misji Sentinel-3 (A i B) jest pomiar topografii powierzchni morza i oceanów, temperatury powierzchni lądów i wód oraz „koloru” oceanu i powierzchni. „Kolor” oceanu jest określany przez interakcje padającego światła z substancjami lub cząsteczkami obecnymi w wodzie. Dzięki temu możliwe jest dokładne monitorowanie stanu środowiska morskiego i oceanicznego oraz prognozowanie zmian klimatu. Na pokładzie każdego satelity znajdują się następujące instrumenty:
- SLSTR (Sea and Land Surface Temperature Radiometer) – radiometr umożliwiający pomiar temperatury wód mórz i oceanów z dokładnością do 0.3 °C.
- OLCI (Ocean and Land Colour Instrument) – spektrometr wykorzystujący pięć kamer by zmaksymalizować pole widzenia. Umożliwia dokładny pomiar „koloru” oceanu.
- SRAL (Synthetic Aperture Radar Altimeter) – wysokościomierz radarowy wraz z aparaturą.
- DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite) – odbiornik służący pozycjonowaniu satelity.
- MWR (Microwave Radiometer) – zmierzy zawartość pary wodnej i wody w chmurach oraz promieniowanie cieplne emitowane przez Ziemię. Czujnik MWR ma dokładność radiometryczną 3,0 °C.
- LRR ( Laser retrorflector ) zostanie wykorzystany w celu dokładnego zlokalizowania satelity na orbicie za pomocą laserowego systemu pomiaru odległości. W rezultacie w połączeniu z SRAL, DORIS, MWR umożliwi uzyskanie szczegółowych pomiarów topograficznych oceanów i wód śródlądowych.
- GNSS ( Globalny System Nawigacji Satelitarnej ) zapewni precyzyjne wyznaczanie orbity.
Dzięki temu, że zastosowano parę satelitów Sentinel-3 (A i B), czas rewizyty nad zadanym punktem wynosi mniej niż dwa dni dla instrumentu OLCI i mniej niż jeden dzień dla SLSTR na równiku.
Cele misji:
- pomiar topografii powierzchni morza, wysokości powierzchni oraz wysokości fal,
- monitorowanie topografii lodu morskiego i lądowego,
- pomiar temperatury oceanu i powierzchni lądu,
- pomiar „koloru” oceanu i lądu,
- monitorowanie jakości i zanieczyszczeń wody morskiej, wód śródlądowych, w tym rzek i jezior,
- aktualizowanie danych pogodowych i prognoz,
- monitorowanie i modelowanie klimatu,
- monitoring użytkowania gruntów,
- mapowanie pokrywy leśnej
- wykrywanie ognia
Geoinformatyka i Techniki Satelitarne
Jeśli zainteresował Cię niniejszy artykuł i chciałbyś zająć się pracą z danymi pochodzącymi z satelit Sentinel to mamy dla Ciebie propozycję.
Wspólnie z Kołem Naukowym Inżynierii Kosmicznej Uniwersytetu Zielonogórskiego i Kołem Naukowym Geoinformatyki i Technik Satelitarnych UZ chcielibyśmy zachęcić Was do studiowania kierunku Geoinformatyka i Techniki satelitarne! Jest to iście kosmiczny kierunek na Uniwersytet Zielonogórski, który łączy informatykę z naukami przyrodniczymi. Kształci się tam specjalistów, którzy zajmują się gromadzeniem, analizowaniem i przetwarzaniem danych geoprzestrzennych oraz osoby, które swoje wykształcenie mogą wykorzystać przy pracy z analizą i obróbką zdjęć satelitarnych i lotniczych technikami satelitarnymi. Dzięki temu studenci (w tym nasi członkowie) mogą w ich trakcie odbyć staż w Laboratorium Manipulatorów Satelitarnych PAN w Zielonej Górze, które współpracuje z Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska UZ.
Źródła:
