Meteoroloogilised satelliidid, sattelliidiinfomatsioon ilmateenistuses (0)

EESTI MEREAKADEEMIA
MERENDUSKESKUS
VEETEEDE LEKTORAT
Meteoroloogilised satelliidid , sattelliidiinfomatsioon ilmateenistuses
Referaat
Koostaja : Natalya Tsoy
Rühm KV 31
Õppejõud: Lia Pahapill
Tallinn 2016

Sisukord

Sissejuhatus 2
1. Üldinfo 4
1.1. Satelliitide ajalugu 4
1.2. Satelliitide tööpõhimõtted 5
2. Ilmateade kõrgusest 6
3. Euroopa satelliidid aitavad ennustada ilma ja kliimamuutusi 7
3.1. Visad ja täpsed seirajad 7
3.2. Täiustuvad satelliidid 8
Kokkuvõte 9
Kasutatud allikad 10

Sissejuhatus

Satelliidid mängivad meie igapäevaelus tähtsat rolli. Kasutame neid pidevalt iseenesele teadmata. Homne ilmateade, uudised maailmas toimuvast, kaugekõned ning internetiühendused saavad teoks tänu satelliitidele. Sattelliidi kaudu võib ennustada tormi, tänu selle info`le inimesed teavad, kas on vaja evakuatsiooni hakkama ja millal teda hakkama teha. Kalurid teavad, võib merele minna või mitte ja see kõik on tänu satelliitidele, mis aitavad meile näha ja ennustada ilma.

1. Üldinfo

Satelliit (1) on objekt, mis tiirleb ümber mõne teise objekti. Kuu on näiteks Maa looduslik satelliit. Tegelikult peetakse satelliitidest rääkides tavaliselt silmas inimese valmistatud aparaate, mis saadetakse kosmosesse Maa ümber tiirlema. Satelliite lahutavad meist sajad kilomeetrid pimedust ja tühjust. Satelliidid võtavad iga sekund vastu ning saadavad tagasi Maale tuhandeid raadiosignaale.
Rahvusvaheline äri-ja tööstusmaailm vahetab satelliitide abil igas sekundis miljardeid uudiseid. Luuresatelliidid pildistavad ükskõik millises maailmanurgas paiknevat sõjaväebaasi, jalaväeüksust või raketti. Vaatlussatelliidid kaardistavad maad ning jälgivad farmerite , metsatööliste ning ehitajate tegevust. Navigatsioonisatelliidid aitavad meremeestel, pilootidel ning matkajatel kindlaks teha oma asupaika. Iga päev ostetakse tuhandeid satelliidiantenne, et vaadata satelliittelevisiooni. Satelliiditööstus kasvab ning muutub üha tähtsamaks osaks meie elust.

1.1. Satelliitide ajalugu

Satelliidiajastu algas 4. oktoobril 1957, kui Nõukogude Liidust saadeti orbiidile Sputnik 1. Sputnik oli 58-sentimeetrise läbimõõduga metallkera, mis kaalus 84 kilogrammi. 220 – 1000 kilomeetri kõrgusel kulus sellel Maa ümber tiirlemiseks 90 minutit. Selle pardal oli väike raadiosaatja ja termomeeter kosmose temperatuuri mõõtmiseks. Tänapäeval pole selles midagi imelist, kuid tollal oli tegu sensatsiooniga. Sputnik 1 saatis 90 päeva jooksul Maale raadiosignaale, kuid langes siis tagasi Maa atmosfääri ning põles sabatähena tuhaks.
1958. aasta jaanuaris saatis USA kosmosesse oma esimese satelliidi, Explorer 1. Selle pardal oli mitmeid mõõteriistu, mis saatsid Maale infot kosmiliste kiirte ning kiirguse kohta. Varajaste satelliitide ülesandeks oli koguda infot avakosmose kohta ning vaadelda kaugelasuvaid galaktikaid ja tähti.
Satelliidid hakkasid etendama tähtsat rolli meie elus 1962. aastal, kui orbiidile saadeti Telstar, mis hakkas vahendama telepilti USA ja Euroopa vahel. Kuid oma orbiidi tõttu suutis Telstar töötada vaid lühikeste perioodide vältel. 1965. aastal lasti käiku " Early Bird " ehk Intelsat I sidesatelliit, mis kasutas teist orbiiti ja mida oli võimalik pidevalt kasutada. Sellega pandi nurgakivi ülemaailmsele sidesatelliitide võrgule.
Senini on teele saadetud üle 4000 satelliidi, millest üle poole pole enam kasutusel. Mõned on orbiidilt kõrvale kaldunud ning kadunud kosmosesse, teised on põlenud Maa atmosfääris tuhaks. Mitmed on küll orbiidil, kuid ammu välja lülitatud. Tänapäeval saadetakse teele vähemalt üks satelliit nädalas.

1.2. Satelliitide tööpõhimõtted

Satelliidid kuuluvad maailma kallimate aparaatide hulka. Nende teelesaatmise kulude vähendamiseks tehakse nad võimalikult kerged ning väiksed. Samas peab satelliit taluma päikese kõrvetavat kuumust ning Maa varjus esinevaid uskumatuid külmakraade.
Satelliidid ehitatakse peamiselt kas silindri- või kuubikujulised. Esimesed on üks kuni viis meetrit pikad ning nende väliskest on kaetud läikivate päikesepatareidega, mis muundavad päikeseenergia elektriks. Kuubikujulisel satelliidid paiknevad päikesepatareid kahel pool külgedel. Tavaliselt on kuubi külje pikkuseks 1,8 meetrit, kuid mõned on lausa sõiduauto suurused.
Tüüpilist satelliiti juhitakse raadiosignaalide abil, mis edastatakse Maal paiknevate paraboolantennide abil. Sellist sidet nimetatakse üleslüliks. Satelliit edastab omakorda informatsiooni oma asukoha, seisukorra, mõõtmistulemuste vms. kohta samale või mõnele teisele maapinnal paiknevale raadiojaamale. Seda nimetatakse allalüliks.
Enamikul satelliitidest on pardal transporderinimelised seadeldised. Nende abil võetakse vastu Maalt saadetud signaal , võimendatakse seda ning saadetakse see mõnda teise, kaugel asuvasse raadiojaama. Niiviisi edastavad sidesatelliidid teavet ülisuurte vahemaade taha.
( https://beta.wikiversity.org/wiki/Satelliidid )

2. Ilmateade kõrgusest

Tänu satelliitidele on meie teadmised ilmast ja kliimast märksa avaramad ning seetõttu on ka ilmaennustused täpsemad. Ilmateate järgi seavad oma samme miljonid inimesed, alates põllumeestest ja kaluritest ning lõpetades lennuki- ja laevakaptenitega.
Ilma- ning kliimavaatlustega on tegelenud mitmed satelliidiseeriad. Neist esimene, TIROS (Television and InfraRed Observation Satellite), saadeti orbiidile 1960. aastal. Selle ülesandeks oli jälgida erinevaid pilvekogusid, mille abil suudeti ennustada tugevamate tormide ja orkaanide algust.
Alates 1970. aastast on USA NOAA (National Oceanographic and Atmospheric Administration) satelliidid jälginud Maad kaks korda päevas. Neile paigaldatud seadmete abil teevad nad kindlaks pilvede tüübi ja tiheduse, maapinnal leiduva jää ja lume hulga, jäämägede asukoha meredel, õhuniiskuse ning maapinna, õhu ja merepinna temperatuuri.
Ka geostatsionaarsel orbiidil liigub mitu ilmavaatlussatelliiti, teiste seas ka Euroopa ning Aafrika vaatluseks mõeldud Meteosat´id, India Insat, mis hoiab silma peal ühel osal Aasiast ja India ookeanist, ning USA GOES , mis jälgib Vaikse ookeani idaosa , Põhja- ja Lõuna-Ameerikat ning Kariibi merd . Need satelliidid on ühendatud võrku, mis edastab meile infot meie planeedi atmosfääri, õhurõhu, tuule, temperatuuri ning kõige muu kohta, mida meil on vaja ilma kohta teada.
Ilmavaatlussatelliidid näitavad, millised muutused leiavad aset Maa atmosfääris ja kliimas. 1991. aastal kasutusele võetud satelliit TOMS-Meteor-3 jälgib igal kevadel lõunapooluse kohale tekkivat osooniauku. Peaks osooniauk laienema ka asustatud maailmajagude kohale, jõuaks maapinnale rohkem ultraviolettkiiri, mis on kahjulikud inimestele, loomadele ja taimedele.

3. Euroopa satelliidid aitavad ennustada ilma ja kliimamuutusi

3.1. Visad ja täpsed seirajad

Darmstadti linnas, mis suuruses võrdne Tartu linnale , Saksamaal paikneb hoone, kust juhitakse Euroopa ilma ennustada võimaldavate andmete kogumist satelliitidelt. Seal võetakse ka andmed vastu ja töödeldakse sobivaks . Globaalne meteoroloogiline satelliidisüsteem koosneb kahest geostatsionaarsest ehk ühes orbiidi punktis paigal püsivast satelliidist, mis jälgivad India ookeani ja selleäärseid kontinente, kahest satelliidist, mis jälgivad Euroopat, Aafrikat ja Atlandi ookeani, ning ühest, mis jälgib polaaralasid. Tehiskaaslased mõõdavad väga paljusid atmosfääri, maa- ja merepinna parameetreid. Need on saanud eluliselt tähtsaks osaks arvulise ilmaennustuse mudelitele, mis ennustavad üha täpsemalt ka näiteks Eesti ilma kolme kuni viie päeva peale ette. Selle töö põhimõtteks on kalibreerimine, iseloomustamine , pidevus, järjekindlus ja jätkusuutlikkus. Põhirõhk on sellel, et satelliidid edastaksid andmeid pidevalt ja kindlalt. Andmed peavad olema usaldusväärsed, s.t nii kalibreeritud, et ei näitaks mitte suhtelisi, vaid kindla ja tuntud taustaga võrreldavaid arve.
Satelliidid on valmistatud ja välja töötatud Euroopa kosmoseagentuuri ja NASA koostöös, neid ja nende saadetavaid andmeid opereerib aga EUMETSAT.
Üks asi on ilma ennustamine , teine aga kliimamuutuste avastamine ja jälgimine, mis vajab pikemaid andmete aegridu. Kliimamuutustele saab reageerida kaheti – uurida, kuidas nendega kohastuda ning kuidas muutuste ulatust ohjes hoida. Viimasena mainitud juhul tuleb vähendada kasvuhoonegaaside õhku paiskamist. Kohastumine aga eeldab mitmesugust tegevust – rannikualade kaitset ning infrastruktuuri ja asustuse paiknemise arvestamist jm.
EUMETSAT-il on hiiglaslik arhiiv, mis ulatub 1981. aastasse ning kuhu iga kuu, päev, tund ja minut lisandub hulgaliselt andmeid. Andmeteenistuse ekspluatatsiooni inseneri Peter Miu sõnul saabub andmeid 100 gigabaidi jagu päevas. Need kogutakse, salvestatakse ja dubleeritakse, et säilitada neid igaks juhuks kahes eri paigas. Ühtlasi tuleb aeg-ajalt kontrollida, kas andmed on hästi säilinud, ja täiustada nende turvameetmeid.
Möödunud aasta 8. juunil lennutati üles Jason-2, mis uurib koos esimese Jason-1 satelliidiga ookeanipinna topograafiat. On ju pikka aega arutatud, kas ja kui palju maailmamere pind tõuseb, ning spekuleeritud suuremate või väiksemate tulevikus toimuvate üleujutuste üle. Jasonid ei spekuleeri, vaid mõõdavad täpselt, kui kõrgel on maailmamere ühe või teise osa pind, milline on reaalajas merepinna õhurõhk, temperatuur ja niiskus, vee soolsus , tuulte ja hoovuste suund. Jason-2 jälgib maa- ja merepinda kolme kilomeetri täpsusega ning mõõdab sealt tulevat kiirgust paljudel lainepikkustel. Tiiru ümber Maa teeb satelliit saja minutiga.
Mõõtmiste tulemusel on selgunud , et maailmamere pind kerkib aastas keskmiselt 3,4 millimeetrit. Mõnel pool kerkib see rohkem, nt Vaiksel ookeanil , teisal aga hoopis langeb, nt Alaska ümbruse merel.
(2)

3.2. Täiustuvad satelliidid

EUMETSAT-i kontrollikeskuses, seinad on täis arvutiekraane. Siin jälgitakse ja juhitakse satelliitide tegutsemist ning salvestatakse ja töödeldakse neilt saabuvaid andmeid. Seinal hakkab ainsa arusaadava pildina silma suur maakera kujutis, mille ümber on meteosatelliitide orbiidid . Neil liiguvad punktikesed, mis näitavad tehiskaaslase hetkeasupaika.
EUMETSAT-i satelliitide süsteem on toiminud pidevalt 30 aastat. Tehiskaaslased väsivad kas või kosmilise kiirguse tõttu ning otsa saab nende asukoha korrigeerimiseks vajalik kütus. Nõnda on algsed 800-kilogrammised pöörlevad seadeldised vahetatud teise põlvkonna pöörlevate kahetonniste satelliitide vastu välja ning edasi tuleb juba Jason-1 ja Jason-2 tandem , mis on kolme stabiliseeritud teljega ning kuni kolm tonni kaaluv ehitis. Massi suurenemine tähendab, et satelliidil on üha enam mõõteseadmeid ning töödelda tuleb aina enam andmeid.
Kui esimestel satelliitidel oli kolm andmeedastuskanalit, siis uusimatel juba 16. ÜRO kliimamuutuste konventsioonis on loetletud 45 olulist kliimamuutujat, neist 35 saab mõõta ainult satelliitide abil.
Otsustas EUMETSAT-i nõukogu jätkata programmi, mille põhi eesmärk on lähetada orbiidile Jason-3.
( http://www.epl.ee/artikkel/484545 )

Kokkuvõte

Eriotstarbega satelliite on palju. Neist igaüks täidab vastavaid ülesandeid. Olemas on sidesatelliidid, televisioonisatelliidid, navigatsioonisatelliidid, vaatlussatelliidid, ilmasatelliidid, teadussatelliidid, luuresatelliidid ja isegi satelliitpolitsei.
Ilma- ning kliimavaatlustega on tegelenud mitmed satelliidiseeriad. Neist esimene, TIROS, saadeti orbiidile 1960. aastal. Selle ülesandeks oli jälgida erinevaid pilvekogusid, mille abil suudeti ennustada tugevamate tormide ja orkaanide algust. Ka geostatsionaarsel orbiidil liigub mitu ilmavaatlussatelliiti, need satelliidid on ühendatud võrku, mis edastab meile infot meie planeedi atmosfääri, õhurõhu, tuule, temperatuuri ning kõige muu kohta, mida meil on vaja ilma kohta teada.

Kasutatud allikad

• Steve Parker . Satelliidid, satelliidid nüüd ja tulevikus. Koolibri, 2000.
  

• http://www.miksike.ee/docs/referaadid2006/satelliidid_liinametskula.ht m (16.10.2016)
  

• http://www.epl.ee/artikkel/484545 (16.10.2016)
  
• http://www.koolibri.ee/download/?action=binary&id=2138 (16.10.2016)
  

10