Metsähovin satelliitilaser lähiavaruuden kohteiden karakterisoinnissa

Samankaltaiset tiedostot
Metsähovin satelliittijärjestelmä lähiavaruuden kohteiden luonnehdinnassa

Avaruuskappaleiden seuranta aktiivisin ja passiivisin optisin menetelmin

7.4 Fotometria CCD kameralla


Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, yhteenveto

Tähtitieteen Peruskurssi, Salon Kansalaisopisto, syksy 2010: HAVAINTOLAITTEET

Geotrim TAMPEREEN SEUTUKUNNAN MITTAUSPÄIVÄT

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Havaintoaikahakemuksen valmistelu. Luento , V-M Pelkonen

Gravitaatioaallot - uusi ikkuna maailmankaikkeuteen

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Pienkappaleita läheltä ja kaukaa

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät 2007

Tulevat havaintokampanjat ja fotometriatyöpajan suunnittelu. Havaintotorniverkon kokous Cygnus 2011, Jokioinen

Tähtitieteessä SI-yksiköissä ilmaistut luvut ovat usein hyvin isoja ja epähavainnollisia. Esimerkiksi

Mustien aukkojen astrofysiikka

8. Fotometria (jatkuu)

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät 2008

Matterport vai GeoSLAM? Juliane Jokinen ja Sakari Mäenpää

11. Astrometria, ultravioletti, lähiinfrapuna

9. Polarimetria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Kevät 2014 Veli-Matti Pelkonen (Kalvot JN, TH, MG & VMP)

Radiotaajuusratkaisut

HÄRKÄMÄEN HAVAINTOKATSAUS

2. MITÄ FOTOMETRIA ON?

Maa- ja metsätalousministeriön ja Geodeettisen laitoksen vuoden 2003 tulossopimus

Refraktorit Ensimmäisenä käytetty teleskooppi-tyyppi

Tähtitiede Tutkimusta maailmankaikkeuden laidoilta Aurinkokuntaan

Seurantalaskimen simulointi- ja suorituskykymallien vertailu (valmiin työn esittely) Joona Karjalainen

JHS-suositus(luonnos): Kiintopistemittaus EUREF-FIN koordinaattijärjestelmässä

Satelliittipaikannus

Referenssit ja näytteenotto VLBI -interferometriassa


Lego Mindstorms NXT. OPH oppimisympäristöjen kehittämishanke (C) 2012 Oppimiskeskus Innokas! All Rights Reserved 1

Maastokartta pistepilvenä Harri Kaartinen, Maanmittauspäivät

Infraäänimittaukset. DI Antti Aunio, Aunio Group Oy

Uusia sovelluksia kalojen havainnointiin Case Montta. Pertti Paakkolanvaara Simsonar Oy. Kuva Maanmittaus laitos 2.2.

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät 2012

Havaitsevan tähtitieteen pk1 luento 12, Astrometria. Kalvot: Jyri Näränen, Mikael Granvik & Veli-Matti Pelkonen

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Matalan intensiteetin hajaspektrisignaalien havaitseminen ja tunnistaminen elektronisessa sodankäynnissä

Mikroskooppisten kohteiden

Pitkän kantaman aktiivinen hyperspektraalinen laserkeilaus

1. OHJAAMATON OPPIMINEN JA KLUSTEROINTI

CCD-kamerat ja kuvankäsittely

1. OHJAAMATON OPPIMINEN JA KLUSTEROINTI

Luento 10: Optinen 3-D mittaus ja laserkeilaus

Stanislav Rusak CASIMIRIN ILMIÖ

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Datan käsittely. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

10. Polarimetria. 1. Polarisaatio tähtitieteessä. 2. Stokesin parametrit. 3. Polarisaattorit. 4. CCD polarimetria

9. Polarimetria. 1. Stokesin parametrit 2. Polarisaatio tähtitieteessä. 3. Polarisaattorit 4. CCD polarimetria

Kuten aaltoliikkeen heijastuminen, niin myös taittuminen voidaan selittää Huygensin periaatteen avulla.

Aurinko. Havaintovälineet. Ilmakehän optiset ilmiöt. Tähtitieteellinen yhdistys Ursa Jaostojen toimintasuunnitelmat

FINNREF- TUKIASEMAVERKKO/PAIKANNUS- PALVELU JA SEN KEHITTÄMINEN

Avaruusromu - avaruusympäristöongelma. Jussi Markkanen EISCAT

Metsäkoneiden sensoritekniikka kehittyy. Heikki Hyyti, Aalto-yliopisto

Liikenteen ja kuljetusten seuranta

9. Polarimetria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Syksy 2017 Thomas Hackman (Kalvot JN, TH, MG & VMP)

INSINÖÖRIN NÄKÖKULMA FYSIIKAN TEHTÄVÄÄN. Heikki Sipilä LF-Seura

Fotometria Eskelinen Atte. Korpiluoma Outi. Liukkonen Jussi. Pöyry Rami

Earth System Geodesy (Part 1)

LIITE 4 Alustavan näkymäalueanalyysin tulokset ja havainnekuvat

Matematiikka ja teknologia, kevät 2011

TIIVISTELMÄRAPORTTI HAJASPEKTRISIGNAALIEN HAVAITSEMINEN ELEKTRONISESSA SO- DANKÄYNNISSÄ

Tähtitieteen peruskurssi Lounais-Hämeen Uranus ry 2013 Aurinkokunta. Kuva NASA

EUREF ja GPS. Matti Ollikainen Geodeettinen laitos. EUREF-päivä Teknillinen korkeakoulu Espoo

7. Kuvankäsittely. 1. CCD havainnot. 2. CCD kuvien jälkikäsittely 3. FITS. 4. Kuvankatseluohjelmistoja. 5. Kuvankäsittelyohjelmistoja. 6.

Havaitsevan tähtitieteen pk1 luento 7, Astrometria, ultravioletti ja lähi-infrapuna. Kalvot: Jyri Näränen, Mikael Granvik & Veli-Matti Pelkonen

Maan ja avaruuden välillä ei ole selkeää rajaa

S OPTIIKKA 1/10 Laboratoriotyö: Polarisaatio POLARISAATIO. Laboratoriotyö

1. Polarimetria. voidaan tutkia mm. planeettojen ilmakehien ja tähtien välistä pölyä.

Polarimetria. Teemu Pajunen, Kalle Voutilainen, Lauri Valkonen, Henri Hämäläinen, Joel Kauppo

1. Kuinka paljon Maan kiertoaika Auringon ympäri muuttuu vuodessa, jos massa kasvaa meteoroidien vaikutuksesta 10 5 kg vuorokaudessa.

Kvanttiavainjakelu (Kvantnyckeldistribution, Quantum Key Distribution, QKD)

Palovaaran ja Ahkiovaaran tuulivoimapuisto, Pello

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Spektroskooppiset menetelmät kiviaineksen laadun tutkimisessa. Lasse Kangas Aalto-yliopisto Yhdyskunta- ja ympäristötekniikka

Radioastronomian käsitteitä

VIII LISÄTIETOA 8.1. HAVAINTOVIRHEISTÄ

Planck satelliitti. Mika Juvela, Helsingin yliopiston Observatorio

Radiotekniikan sovelluksia

Harjoitus 9: Excel - Tilastollinen analyysi

Cygnus tapahtuma Vihdin Enä-Sepän leirikeskuksessa

Integrointialgoritmit molekyylidynamiikassa

8. Fotometria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luennot ja Thomas Hackman (Kalvot JN, TH, VMP)

Havaitsevan tähtitieteen pk 1 Luento 11: (kalvot: Jyri Näränen ja Mikael Granvik)

Kohina. Havaittujen fotonien statistinen virhe on kääntäen verrannollinen havaittujen fotonien lukumäärän N neliö juureen ( T 1/ N)

IHMEEL- LINEN KUU TEKSTI // KRISTOFFER ENGBO

Pimeä energia. Hannu Kurki- Suonio Kosmologian kesäkoulu 2015 Solvalla

8. Fotometria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luennot ja Thomas Hackman (Kalvot JN & TH) HTTPKI, kevät 2010, luennot 8-9 0

9. Polarimetria. tähtitieteessä. 1. Polarisaatio. 2. Stokesin parametrit. 3. Polarisaattorit. 4. CCD polarimetria

Naulakankaan tuulivoimapuisto

Aine ja maailmankaikkeus. Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos

Kolmioitten harjoituksia. Säännöllisten monikulmioitten harjoituksia. Pythagoraan lauseeseen liittyviä harjoituksia

Tuulen viemää. Satelliitit ilmansaasteiden kulkeutumisen seurannassa. Anu-Maija Sundström

Polaarisatelliittidataan perustuva lumentunnistusalgoritmi (valmiin työn esittely)

Mittaushavaintojen täsmällinen käsittelymenenetelmä

Satelliittipaikannuksen perusteet

LightWorks. 1 Renderoijan perussäädöt. 1.1 Sisältö. 1.2 LightWorksin käytön aloitus

SAVONLINNASALI, KOY WANHA KASINO, KONSERTTISALIN AKUSTIIKKA. Yleistä. Konserttisali

Loppuraportti Blom Kartta Oy - Hulevesien mallintaminen kaupunkiympäristössä / KiraDIGI

1/6 TEKNIIKKA JA LIIKENNE FYSIIKAN LABORATORIO V

Transkriptio:

Metsähovin satelliitilaser lähiavaruuden kohteiden karakterisoinnissa Olli Wilkman, Arttu Raja-Halli, Niko Kareinen, Jouni Peltoniemi, Jenni Virtanen Paikkatietokeskus FGI Maanmittauslaitos 81 704

Metsähovin geodeettinen tutkimusasema Kirkkonummella, 30 km Helsingistä. Yksi maailman parhaiten varustelluista geodeettisista tutkimusasemista. Kaikki geodesian ydinteknologiat samassa paikassa. 20 above horizon GPS + GLONASS Altitude 400 km Uusi radioteleskooppi 2019 Altitude 220 km Päärakennus Uusi SLR Painovoimalaboratorio Korkeusjärjestelmän nollakohta

Satellite laser ranging (SLR) Detektori Mitataan laserpulssien lentoaika satelliittiin. Etäisyysmittaus jopa senttimetrin tarkkuudella. Mahdollistaa tarkan radanmäärityksen. Tärkeimmät sovellukset geodesiassa. Toimii sekä yöllä että päivällä. Kokeellisia sovelluksia: Ei-geodeettiset satelliitit ja avaruusromu. Aikasignaalien siirto globaalisti. Quantum key distribution.

Metsähovin SLR-asema Nopea ja tarkka seurantajalusta (10 /s) Lähettävä teleskooppi (pieni) Vastaanottava teleskooppi (suuri) Linssikaukoputki CCD-kameralla (ei kuvassa). Moottoroitu kupoli. Alakerrassa kontrollihuone sekä laser ja ohjauselektroniikka. Näillä näkymin toimintakunnossa 2019.

SLR-data Detektori aktivoidaan kun heijastuneen fotonin oletetaan saapuvan: ensimmäinen havaittu fotoni pysäyttää aikavälilaskurin. Useimmat havaitut fotonit ovat kohinaa. Todelliset heijastukset keskittyvät kohteen etäisyyden ympärille. Kerätään tilastollisesti tarpeeksi fotoneita (pari tuhatta pulssia sekunnissa).

Avaruustilannekuva ja SST Avaruustilannekuva (SSA; Space Situational Awareness) Avaruussää Lähiavaruuden asteroidit ja komeetat, törmäysriski Avaruusromu, SST SST (Space Surveillance and Tracking) Avaruuskohteiden löytäminen, seuranta ja karakterisointi Tutkimuksen ydinkysymys: Miten hyvin Metsähovin SLR-laitteisto soveltuu SSTkäyttöön?

Prismalliset kohteet "Cooperative targets". Satelliitteja joissa on prismaheijastimet. Heijastavat laserpulsseja tehokkaasti. Etäisyysmittaus on tarkka (jopa millimetritasoa). Geodeettiset "tyhmät" satelliitit. Galileo- ja GLONASS-satelliitit. Tieteelliset satelliitit joiden radan tarkkuus on tärkeää (painovoima, merenkorkeus ) Yleistymässä mikro- ja nanosatelliiteissa.

Kohteet ilman prismoja "Non-cooperative targets". Laserheijastukset joka puolelta kohteen pintaa. Data on hyvin sotkuista: Monta kertaluokkaa heikompi signaali. Paljon epätarkempi etäisyys. Kirkkaat kohdat pinnassa. Silti hyödyllinen isoille kohteille matalilla kiertoradoilla. Putoavien satelliittien ennusteiden tarkentaminen.

SLR-järjestelmän suorituskyky Mallinnettu prismattomien kohteiden havaittavuutta. Suoran yläpuolella olevat kohteet havaittavissa. Suurin osa kohteista liian kaukana / pieniä. Vertailtu mahdollisia laitteiston päivityksiä.

Prismallisten kohteiden pyörimistilat Prisman etäisyys muuttuu kohteen pyöriessä. Periodinmääritys. Akselin suunta mahdollista mutta vaatii usein a priori - tietoa kohteen rakenteesta.

Fotometria Tutkittu havaittavien kohteiden määriä myös fotometristen (passiivisten) havaintojen puolesta. Fotometriassa havaitaan Auringon valaiseman kohteen kirkkautta CCD-kameralla tai erityisellä detektorilla. Fotometria ja SLR havaitsevat enimmäkseen eri kohteita: Fotometria helpointa korkealla oleville kohteille (vähemmän aikaa Maan varjossa) SLR helpointa matalalla oleville kohteille (lyhyt etäisyys) Nykyisellä laitteistolla fotometria ei tuo suurta lisäarvoa SLR-havainnoille.

Fotometria Heuristinen arvio havaittavien kohteiden lukumäärästä: Kohteen pinta-ala vs. pienimmän etäisyyden neliö Auttaa arvioimaan annetulla teleskoopilla havaittavissa olevien kohteiden lukumäärää.

Pyörimistilat fotometriasta Kappaleen kirkkaus auringon valaisemana vaihtelee sen pyöriessä. Tiheästi mitatusta valokäyrästä saadaan pyörimisperiodi. Teoriassa, mutta käytännössä harvoin, myös akselin suunta. Vaatii nopeampaa fotometriaa, erityistä laitteistoa.

Laserpulssin heijastus prismattomasta kohteesta Numeerinen simulaatio annetun kohteen heijastamasta laserpulssista. Heijastuneen pulssin muodosta voidaan laskea havaittu etäisyysjakauma. Ei aikaisemmin juuri tutkittu.

Simuloitua dataa

Simuloitua dataa Pyörivä "satelliitti" tuottaa muuttuvan etäisyysjakauman.

Simuloitua dataa Etäisyyshavainnoista löydetään pyörimisperiodi. Periodi (s)

Simuloitua dataa Myös himmeämmän kohteen datasta löytyy periodi. Periodi (s)

Keskeiset tulokset 1 Metsähovin geodeettinen SLR-järjestelmä pystyy havaitsemaan matalilla radoilla olevia satelliitteja sekä avaruusromua. Järjestelmän päivitys SST-optimoiduin laittein kasvattaisi havaittavissa olevien kohteiden määrää. Pyörimisperiodin määritys onnistuu Prismallisille kohteille havaitusta datasta Prismattomille kohteille, kun dataa on tarpeeksi (simulaatioiden perusteella) Pyörimisakselin määritys vaatii käytännössä a priori -tietoa kohteesta, mutta on teoriassa mahdollista. Samojen kohteiden havainnointi SLR:llä ja passiivisin keinoin on vaikeaa. Fotometriahavaintoja saadaan Suomen oloissa muutenkin vähemmän.

Keskeiset tulokset 2 Prismattomien kohteiden simulaatiotuloksia julkaistu AMOS 2018 -konferenssissa. Vertaisarvioitu lehtijulkaisu tekeillä. SLR:n kyvyistä läheltä ohittavan asteroidin havaitsemiseen tekeillä julkaisu ESA:n NEO and Debris Detection - kokoukseen, käyttäen samoja menetelmiä.

Tulevaisuudessa Julkaisut tämänhetkisistä tuloksista. Kun SLR-järjestelmä on toiminnassa, erilaisten kohteiden havaintoja, kansainvälistä yhteistyötä. Avaruusromun karakterisointi etäisyyshavainnoista, menetelmien kehittäminen edelleen. Laitteiston päivitys avaruusromuhavaintoja varten. Paikkatietokeskus osallistuu mm. kansallisen SST-toiminnan kehittämiseen Suomessa. kansallisen SSA-strategian valmisteluun. keskusteluihin yhteistyöstä eurooppalaisen SST-konsortion kanssa, erityisesti SLR-havaintojen osalta.