JULKAISU 5/2009 TUTKAS Tutkijoiden ja kansanedustajien seura AVARUUS JA MAA AVARUUSTUTKIMUKSEN KOHTEINA Toimittanut Ulrica Gabrielsson
Tutkijoiden ja kansanedustajien seura - TUTKAS - järjesti keskiviikkona 16.9.2009 keskustelutilaisuuden "Avaruus ja maa avaruustutkimuksen kohteina ". Tilaisuuden avasi Tutkaksen hallituksen jäsen, kansanedustaja Sanna Lauslahti. Alustajina toimivat avaruustähtitieteen professori Esko Valtaoja Turun yliopiston Tuorlan observatoriosta, professori Jussi Tuovinen VTT:ltä, johtaja Merja Tornikoski Metsähovin radiotutkimusasemalta, liiketoiminnan johtaja Petri Jukkala DA-Designista, neuvotteleva virkamies Juha-Pekka Luntama liikenne- ja viestintäministeriöstä, professori Lotta Viikari Lapin yliopistosta, professori, johtaja Tuija Pulkkinen Ilmatieteenlaitoksen Earth Observationista ja professori Martti hallinainen Teknillisen korkeakoulun avaruustekniikan laboratoriosta. Kommenttipuheenvuoron pitivät professori Kalevi Mattila Helsingin yliopistosta sekä ka n- sanedustaja Marjo Matikainen-Kallström. Tilaisuuteen osallistui noin 100 henkilöä. Tähän julkaisuun sisältyvät kaikki tilaisuudessa pidetyt alustukset sekä Kalevi Mattilan kommenttipuheenvuoro.
SISÄLLYSLUETTELO Miksi avaruutta tutkitaan Avaruustähtitieteen professori Esko Valtaoja, Tuorlan observatio, Turun yliopisto Planck- satelliitti maailmankaikkeuden alun ja tulevaisuuden tutkimiseen Professori Jussi Tuovinen, teknologiajohtaja,vtt Johtaja, dosentti Merja Tornikoski, Metsähovin radiotutkimusasema, TKK Liiketoiminnan johtaja Petri Jukkala, DA-Design, Jokioinen Suomen avaruustoiminnan kansainväliset haasteet ja mahdollisuudet Neuvotteleva virkamies Juha-Pekka Luntama, liikenne- ja viestintäministeriö Avaruusoikeudellinen sääntely Professori Lotta Viikari, Lapin yliopisto Avaruuden säätila Maassa ja muilla planeetoilla Professori Tuija Pulkkinen, johtaja, Earth Observation Ilmatieteenlaitos Metsien ja lumen kaukokartoitus satelliitin avulla Professori Martti Hallikainen, Avaruustekniikan laboratorio, TKK
Avaruustähtitieteen professori Esko Valtaoja Tuorlan observatorio, Turun yliopisto MIKSI AVARUUTTA TUTKITAAN Miksi avaruutta tutkitaan? Esko Valtaoja Turun yliopisto, Tuorlan observatorio esko.valtaoja@utu.fi
Odotettavissa oleva elinikä (vuotta) JOKA NELJÄS VUOSI: VUOSI ENEMMÄN ELÄMÄÄ
L A K I F = G m 1 m 2 / r 2 on sama kaikille. Piste.
Professori, teknologiajohtaja Jussi Tuovinen, VTT PLANCK-SATELLIITTI MAAILMANKAIKKEUDEN ALUN JA TULEVAISUUDEN TUTKIMISEEN Planck- satelliitti maailmankaikkeuden alun ja tulevaisuuden tutkimiseen TUTKAS, Eduskunta 16.9.2009 Jussi Tuovinen VTT METSÄHOVI RADIO OBSERVATORY Kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn (CMB) mittaus on kuin sipulin kuorimista kerros kerrokselta 2009 The details of the angular power spectrum depend on the value of the main cosmological parameters Planck-satelliitti Ω = Ω 0 + Ω + Λ Ω M Ω R Λ Low Frequency Instrument (LFI ) 30, 44, and 70 GHz Teleskoopin pääpeili, halkaisija 1.5 m High Frequency Instrument (HFI ) 100-850 GHz Ω B Ω M Accurate high resolution measurements of CMB anisotropies lead to high precision determination of parameters
Planck -vastaanotin on äärimmäisen herkkä kideradio Planck-LFI taajuudet Kideradio 30 GHz 70 GHz 44 GHz Kosminen ikkuna 70 GHz:llä 30 GHz 44 GHz 70 GHz Kide ~20 khz Planck-vastaanottimen periaate 1,5 m Viritin = taajuusvalinta Radioteleskooppi ~1 khz Brightness (µκ) 70 GHz ~10 khz Frequency (GHz ) Torvi-antenni Vahvistin Diodi 50 db eli satatuhattakertaiseksi 30, 44 GHz : Monitor Galactic emission 70 GHz: Cleanest window for CMB LFI 70 GHz simulated map Planck-luotainhankkeen suomalaiset osallistujat Planck Collaboration: ~400 scientists! Planck Science Team: J. Tauber (ESA PS), M. Bersanelli, F. Bouchet, G. Efstathiou, J.M. Lamarre, C. Lawrence, N.Mandolesi, H.U. Norgaard -Nielsen, J. -L. Puget, A. Zacchei Laiterakennus Jussi Tuovinen, Jussi Varis, Timo Karttaavi, Anna Karvonen, Mikko Kantanen, Manu Lahdes, Hannu Hakojärvi MilliLab, VTT Nicholas Hughes, Petri Jukkala, Pekka Sjö man, Ville- Hermanni Kilpiä, Sami Ovaska DA Design / Elektrobit / YlinenElectronics Oy Seppo Urpo Metsähovi radiotutkimusasema, Teknillinenkorkeakoulu Tapio Pulli, Antti Lyytikäinen AL Safety Design Oy Kosmologia jaastronomia Kari Enqvist, Hannu Kurki-Suonio, Torsti Poutanen, Elina Sihvola, Janne Ignatius, Jussi Väliviita Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto, HIP Anne Lähteenmä ki, Merja Tornikoski, Seppo Urpo Metsähoviradiotutkimusasema, Teknillinen korkeakoulu Esko Valtaoja, Pekka Hein ä mäki Tuorlan observatorio, Turun yliopisto Kalevi Mattila, OsmiVilhu, Jukka Nevalainen, Jorma Harju, Mika Juvela, Kimmo Lehtinen Observatorio, Helsingin yliopisto Mikko Laaninen Insinööritoimisto ToikkaOy Planck LFI:n kriittisin komponentti: 70 GHz vastaanottimen etuosa Herschel-Planck laukaisu 14.5.2009 Ariane5, Kourou, Frence Guyana 5 cm Avaruustutkimuksen hyödyt Langattomat nopeat yhteydet 60 GHz:llä HDMI, maks 4 Gbps Ainutlaatuista tietoa ympäristöstämme. Teknologian kehittäminen, pitkäjännitteistä työtä, haasteellista = > mahdollistaa uusia kaupallisia sovelluksia Osaamisen kehittäminen, kansainvälistä ja verkottunutta työtä, yhdessä tekeminen, useita väitöstöitä Vahva PR-, imago- ja referenssivaikutus SiBeam Demonstrator by VTT CMOS combined with LTCC packaging 6 layer LTCC CMOS circuits flip-chipped Surface mount passives Edge mount 3.5 mm connector for external (LO) signal 2x2 embedded-cavity patch antenna array (~12 dbi)
Vaatteiden läpinäkeväturvatarkastuslaite Älykäs matkanopeuden säädin Keila käy läpi koko kehon Torviantenni Herkkä THz tai millimetriaalto - vastaanotin Linssi fokusoi keilan Tutka 77 GHz (lähetin ja vastaanotin) DaimlerChrysler THz images Max Karl Ernst LudwigPlanck 1858-1947 Loi pohjan modernille eli kvanttifysiikalle Planckin säteilylaki vuonna 1900, kertoo mustan kappaleen säteilemän tehon eri taajuuksilla. Nobel -palkinto vuonna 1918
Photo (c) Hannu Karttunen Johtaja, dosentti Merja Tornikoski, Metsähovin radiotutkimusasema TKK Planck Planck-tiede Planck kartoittaa koko taivaan Merja Tornikoski TKK / Metsähovin radiotutkimusasema Planckin havaitsema radiosäteily = taustasäteily teily + etualakohteet Esimerkki etualakohteista: kvasaarit HY kosmologit TKK Metsähovi TY Tuorla HY Obs. Monitaajuushavainnot Monitaajuushavainnot Planck-tieteen tukena Satelliittiprojektit ensiarvoisen tärkeitä huippututkimuksen tekemiseksi. Suomella hyvä maine tiedeohjelmissa. Projektien pitkä elinkaari vaatii pitkäjänteist nteistä rahoitusta. TKK / Metsähovi havaitsee ja koordinoi
Liiketoiminnan johtaja Petri Jukkala, DA-Design Planck Sisält ltö DA-Design Oy DA-Design Oy:n osuus Planck-projektissa Planck-projektin edut DA-Design Oy:lle Yhteenveto 9-Nov -09 2 Planck-projektin merkitys DA DA-Design PK-yritykselle Design Oy Perustettu 1995 Avaruusliiketoiminta: Ylinen Electronics Oy 1980 luvun lopulta DA-Design Oy Liiketoimintajohtaja Petri Jukkala Liitettiin Elektrobit-konserniin 1999 Avaruusliiketoiminta DA-Design Oy:lle 2006 DA-Design Design Oy:n osuus Planck-projektissa 70 GHz:n vastaanotinten Suunnittelu => suunnitteluprosessit Valmistus => avaruuskelpoisten osien valmistusprosessit Testaus => testauskokemus 9-Nov -09 1 9-Nov-09 4 9-Nov-09 3 Planck Planck-projektin edut DA- Design Oy:lle Teknologian kehittäminen Hyödynnetään omissa tuotteissa Prosessien kehittäminen Suunnitteluprosessit Valmistusprosessit Referenssi muissa avaruushankkeissa Yhteenveto Planck oli merkittävä teknologian kehityshanke. Saatuja oppeja hyödynnetään jo nyt omissa tuotteissa. Planck-projektin jälkeen on käynnistetty useita uusia avaruushankkeita. Merkittävimpinä ovat hankkeet Euroopan Unionin ja Euroopan Avaruusjärjestön Sentinel1 SAR-satelliittiin (kuvaava tutkasatelliitti). 9-Nov-09 6 9-Nov-09 5
Neuvotteleva virkamies Juha-Pekka Luntala Liikenne- ja viestintäministeriö SUOMEN AVARUUSTOIMINNAN KANSAINVÄLISET HAASTEET JA MAHDOLLISUUDET Suomen avaruustoiminnan kansainväliset haasteet ja mahdollisuudet Juha-Pekka Luntama WWW.LVM.FI 9.11.2009 1 Esityksen sisältö Avaruustoiminta perinteisesti Avaruustoiminta perinteisesti Toimintakentän muutos 2000-luvulla Avaruustoiminnan julkiset palvelut EU avaruustoimijana Avaruustoiminnan haasteet ja mahdollisuudet Yhteenveto Julkinen rahoitus Tiede ja eksploraatio Yksityinen rahoitus Tietoliikenne 2 WWW.LVM.FI 9.11.2009 3 WWW.LVM.FI Avaruusteollisuus 9.11.2009 Muutos 2000-luvulla Ministeriöt Tiede ja eksploraatio Yksityiset palvelut Kuluttajat Meteorologia Ympä ristötieto Navigaatio Tietoliikenne Julkiset palvelut Avaruustoiminnan julkiset palvelut Vaativat usein ison/kalliin infrastruktuurin => toteutetaan pitkäaikaisina, monikansallisina hankkeina Hankkeisiin osallistuminen ja tulosten hyödyntäminen => omien tarpeiden määrittäminen ja mahdollisuuksien löytäminen => aktiivisuus hankkeiden suunnittelussa => osallistuminen toteutukseen jo hankkeen alussa Mahdollistavat uusien palvelujen tarjoamisen => tarkemmat sääennusteet => tehokkaampi ja turvallisempi liikenne => tarkempi tieto ympäristön muutoksesta => tietoyhteiskunta: ajasta ja paikasta riippumaton tiedonkeräys, -siirto ja jalostaminen WWW.LVM.FI 9.11.2009 WWW.LVM.FI 9.11.2009 4 5
6 Esim: Kasvihuonepäästöjen seuranta EU uusi avaruustoimija Euroopassa EC toteuttaa Euroopassa laajoja avaruushankkeita: GMES (Global Monitoring for the Environment and Security) Galileo Suomi osallistuu hankkeisiin jäsenmaksun kautta Hankkeiden toteuttajina ESA: kehitystoiminta, demonstraatiot, teollisuuden kilpailukyky EUMETSAT: satelliittien operointi teollisuus: järjestelmätoimitukset, lisäarvopalvelut tutkimuslaitokset: tiede, analyysimenetelmät, tuotteet Tärkeää: Hyötyä hankkeista täysimittaisesti Osallistua hankkeiden toteuttamiseen Osallistua tulevien hankkeiden suunnitteluun Proaktiivisuus! WWW.LVM.FI 9.11.2009 WWW.LVM.FI 9.11.2009 7 Haasteet ja mahdollisuudet Yhteenveto Haasteet: Kansallisten tarpeiden ja etujen määrittäminen => pitkän tähtäyksen kansallinen strategia/visio => strategian toteutus käytännössä Profiloituminen EU:n avaruustoiminnassa => erityisosaaminen, alueelliset erikoispiirteet Tulevan tietomäärän täysimääräinen hyödyntäminen Kansallisen avaruustoiminnan kehittäminen ja ylläpitäminen Mahdollisuudet Osallistuminen Eurooppalaisiin suurhankkeisiin Erikoisosaamisen kehittäminen ja vienti Uusien julkisten palvelumahdollisuuksien hyödyntäminen Ympäristön tilan monitorointi (kasvihuonekaasut, Itämeri, ) Kansainvälisesti näkyvä tiede ja tutkimus Teollisuuden lisäarvopalvelut Avaruustoiminnan kenttä on muuttunut 2000-luvulla EU on uusi avaruusalan toimija Euroopassa Julkiset palvelut ovat uusi ja jatkuvasti kasvava avaruustoiminnan alue => ministeriöissä tarvitaan avaruusalan ja sovellusten osaajia Suomella oltava valmiudet: havaita kansalliset tarpeet ja mahdollisuudet vastata niihin käyttää ja kehittää kansallista erikoisosaamista profiloitua merkittäväksi vaikuttajaksi EU:n avaruustoiminnassa Avaruustoiminnan vaikuttavuuden mittaaminen tärkeä askel eteenpäin WWW.LVM.FI 9.11.2009 WWW.LVM.FI 9.11.2009 8 9
Professori Lotta Viikari Lapin yliopisto AVARUUSOIKEUDELLINEN SÄÄNTELY OIKEUS AVARUUDESSA Lotta Viikari Ilmailu- ja avaruusoikeuden instituutti, johtaja Kansainvälisen oikeuden vt. professori Lapin yliopisto TUTKAS 16.9.2009 Viikari TUTKAS 16.9.2009 Helsinki * IHMISTEN TOIMINNAN SÄÄNTELY * AVARUUS KANSAINV ÄLISENÄ ALUEENA KANSAINVÄLINEN OIKEUS: AVARUUSOIKEUS > VALTIOT KANSALLISET INTRESSIT VALTION KANSAINVÄLIS- OIKEUDELLISET VELVOITTEET KANSALLISET LAIT: AVARUUSLAIT + MUUT > LUONNOLLISET HLÖT, YRITYKSET Kanada USA Argentiina Brasilia Chile Alankomaat Belgia Espanja Iso-Britannia Norja Ranska Ruotsi Saksa Ukraina Etelä- Afrikka Venäjä Australia Etelä-Korea Japani Kiina TUTKAS 16.9.2009 Viikari TUTKAS 16.9.2009 Viikari KANSAINVÄLINEN AVARUUSOIKEUS KANSAINVÄLINEN TELEVIESTINT ÄLIITTO KANSALLINEN SÄÄNTELY TUTKAS 16.9.2009 Viikari - 5 SOPIMUSTA - 5 PERIAATE- JULISTUSTA MUUT VALTIOSOPIMUKSET - ERILAISET YHTEISHANKEET -avaruusjärjestöt -lupa- & valvontajärjestelmät -viestintä -puolustus -satelliittipaikannus YM.YM. *1957 Sputnik *1961 ihminen avaruudessa *1962 kaupallinen satelliitti *1969 Apollo- kuulennot alkavat *1958 1. YK:nyleiskokouksen avaruuspäätöslauselma *1967 AVARUUS- YLEISSOPIMUS *1968 ASTRONAUTTI- SOPIMUS *1972 AVARUUS- VASTUUSOPIMUS *1976 REKISTERÖINTI- SOPIMUS TUTKAS 16.9.2009 *1979 Viikari KUUSOPIMUS
KANSAINVÄLINEN AVARUUSOIKEUS AVARUUS & TAIVAANKAPPALEET KOKO IHMISKUNNAN OMAISUUTTA EI VALLATTAVISSA * ESINEIDEN OMISTUSOIKEUS KUIN MAASSA TUTKAS 16.9.2009 Viikari AVARUUS TÄYSIN KANSAINV ÄLISTÄ ALUETTA > EI YKSINOMAISIA OIKEUKSIA > VAPAASTI KÄYTETTÄVISSÄ > NOUDATETTAVA KANSAINVÄLISTÄ OIKEUTTA TUTKAS 16.9.2009 Viikari AVARUUSLENTÄJÄT I) TAIVAANKAPPALEET: VAIN RAUHANOMAISTA TOIMINTAA * EI SOTILASTUKIKOHTIA, -LAITTEITA, ASEKOKEITA, SOTAHARJOITUKSIA * SOTILASHENKILÖSTÖ: OK * TUTKIMUKSELLE TÄRKEÄT VARUSTEET JA LAITTEET: OK II)MUU AVARUUS (MM. MAAN KIERTORADAT): EI JOUKKOTUHOASEITA TUTKAS 16.9.2009 Viikari IHMISKUNNAN LÄHETTILÄITÄ AVARUUDESSA > KAIKKI MAHDOLLINEN APU KAIKKIALLA * 1968 ASTRONAUTTI- SOPIMUS TUTKAS 16.9.2009 Viikari * MUUT VAIN LUVALLA & VALVONNASSA * 1972 AVARUUSVASTUUSOPIMUS VASTUUKYSYMYKSET VALTIOIDEN VASTUU KAIKESTA AVARUUSTOIMINNASTA TUTKAS 16.9.2009 Viikari > LAINSÄÄDÄNTÖ- & -KÄYTTÖVALTA I) MAAN PINTA & LENTOKONEET TUTKAS 16.9.2009 Viikari II) AVARUUS > ANKARA VASTUU > VASTUU EDELLYTTÄÄ SYYKSILUETTA- VUUTTA * ERITTÄIN VAARALLISTA TOIMINTAA * KAIKKI TIETOISIA RISKEISTÄ YK:N AVARUUSSOPIMUSTEN ONGELMIA * YLEISLUONTOISET MÄÄRÄYKSET * MONITULKINTAINEN TERMINOLOGIA * TEKNOLOGINEN KEHITYS * KAUPALLINEN, YKSITYINEN AVARUUSTOIMINTA * YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET KIITOS! * IHMISKUNNAN YHTEINEN OMAISUUS * AVARUUSTOIMINNAN MERKITYKSEN KASVU >TEHOKKAAMPI SÄÄNTELY? TUTKAS 16.9.2009 Viikari Lotta.Viikari@ulapland.fi TUTKAS 16.9.2009 Viikari
Professori, johtaja Tuija Pulkkinen Earth Observation Ilmatieteenlaitos AVARUUDEN SÄÄTILA MAASSA JA MUILLA PLANEETOILLA Avaruuden säätila Maassa ja muilla planeetoilla Prof. Tuija Pulkkinen Ilmatieteen laitos Huippututkimusta ja -teknologiaa Aurinkosäätelee avaruuden säätilaa Tutkimuksen kansainvälisyys suomalaiset mukanamaailman huippuryhmien tutkimuksessa Avaruusteknologian erityispiirteitä pienuus, keveys, automaattisuus, toimintavarmuus, tehon sää stäminen monialaisuus, Suomelleerityisen tä rkeitä mittalaitteet, järjestelmä t ja automaatio elektroniikka ja tietoliikenne Ilmatieteen laitoksen painemittalaite Titan-mittauksiin Saturnuksen Titan -kuun pinnalla v. 2005 Aurinkotuuli t äyttää avaruuden kaikilla planeetoilla on magneettikehä Auringon hiukkaspilvet aiheuttavat häiriöitä magneettikeh ässä ja ylä ilmakehä ssä hiukkaspilvien esiintymistä ja niiden vaikutuksia maan lähiavaruudessa on erittäin vaikea ennustaa tarvitaan parempiaja jatkuviahavaintoja tarvitaan uutta tutkimustietoa Euroopan avaruusjärjest ön Space Situational Awareness (SSA) ohjelma avaruussää, avaruusromu suomalainen tutkimus eurooppalaista kärkeä Aurinko SOHO-satelliitista Pilvi kohtaamagneettikehän: taiteilijan näkemys Välttämättömät satelliittihavainnot Avaruussään armoilla Aurinko Aurinkotuuli Magneettikeh ä Havainto Auringosta : 3 päivän ennuste Havainto aurinkotuulesta: 1 tunnin ennuste Havainto magneettikeh ästä : täällä nyt Säteilyvyöt Satelliitit avaruudessa toimintah äiriöt ja vauriot Paikannus ja navigaatio paikannusvirheet, yhteyskatkokset radioliikenteessä (myös lentoliikenne ) sekä satelliitin ja maa-aseman välill ä Ihmiset pitkät napareitti ä kulkevat lennot lisääv ät henkilöstön säteilyannosta avaruusasemallasäteilytaso voi nousta vaarallisen korkeaksi Maan pinnalla olevat järjestelmät kaasuputkiin ja korkeaj änniteverkkoon syntyvätvirrat kuormittavat systeemejä Geostat. satelliitit GPS ja Galileo Avaruus - asema Revontulet Lentoliikenne Maanpinta Korkeus 36 000 km 24 000 km 350 km 100 km 10 km 0 km
Avaruusalan erityispiirteitä Avaruustoiminnan kvartaali on 25 vuotta Esim. Saturnus-luotain Cassini/Huygens: Suomimukaan 1987, lento Saturnukselle 1997-2004, laskeutuminen Titan -kuulle 14.1. 2005 Suuret investoinnitedellyttävät aktiivista tiede- ja teknologiapolitiikkaa Kiinteä yhteistyö teollisuuden jatutkimuslaitosten välillä teollisuus hyötyyuuden teknologian tieteellisistä hankkeista tehokas hyödyntäminen edellyttää laajempaa osallistumista myös ESA:n valinnaisiin ohjelmiin (esim. SSA, Robotic Exploration) Avaruushavaintoihin perustuva tutkimus ja niistä syntyvät palvelut edellyttävät hyvää laitetuntemusta alusta asti mukanaolevat maatjakavatmyös tutkimus- ja palvelukehityshankkeet EU:n, ESA:nja EUMETSAT:njäseninä maksamme joka tapauksessa!
Professori Martti Hallikainen Avaruustekniikan laboratorio, TKK METSIEN JA LUMEN KAUKOKARTOITUS SATELLIITIN AVULLA Metsien ja lumen kaukokartoitus satelliitin avulla Martti Hallikainen Jaan Praks Teknillinen korkeakoulu Radiotieteen ja tekniikan laitos Kattavaa tietoa planeettamme tilasta saamme parhaiten katsomalla kotiamme avaruudesta käsin. Johdanto I Mikroaaltoalueella (aallonpituus cm -luokkaa) toimivien kaukokartoituslaitteiden määrä kasvaa jatkuvasti ja uusia mittaustuloksia hyödynnetään jo monessa operatiivisessa ympäristön tilan seurantajärjestelmässä. Uusia satelliitteja: 2008 Radarsat- 2, 2007 TerraSAR, 2007 PALSAR Mikroaaltolaitteiden suurin etu optisiin laitteisiin verrattuna on kyky mitata pilvipeitteen läpi ja valaistusolosuhteista riippumatta. Pilvipeite ja huonot valaistusolosuhteet rajoittavat oleellisesti optisten kaukokartoituslaitteiden käyttöä napa -alueilla ja pohjoisella havumetsävyöhykkeellä varsinkin talvella. Napa-alueet ja pohjoinen havumetsävyöhyke ovat ilmaston lämpenemiseen herkästi reagoiva alue, jonka monitorointia lisät ään jatkuvasti. Page 2 Helsinki University of Technology - TKK Department of Radio Science and Engineering Page 3 Helsinki University of Technology - TKK Department of Radio Science and Engineering Johdanto II Lumen syvyyden ja vesiarvon mittaus satelliittiradiometrillä TKK:ssa on Avaruustekniikan laboratoriossa (nykyään osa Radiotieteen ja -tekniikan laitosta) kehitetty mikroaaltokaukokartoitukseen menetelmiä ja laitteita jo vuodesta 1987 lähtien 8.3.2007 Lumen sulaminen Euraasiassa 2007 EOS Aqua Laitos operoi omaa tutkimuslentokonetta, jota käytetään laitteistojen testaamiseen ja tutkimuksissa tarvittavan aineiston mittaukseen 30.4.2007 Metsien ja lumen kaukokartoitustutkimukseen käytetään monien satelliittien aineistoa - ERS, ENVISAT, Radarsat, SSMI, EOS Aqua, TerraSAR TKK:n yhteistyökumppaneina ovat mm. ESA, DLR, Ilmatieteen laitos, SYKE, VTT, Nokia, Vaisala, ja Metla. Lumen radiometrimittaukset aloitettiin jo 1980- luvulla. Nykyään satelliittiradiometrien mittauksiin perustuvia lumen kaukokartoitusmenetelmiä käytet ään Suomessa jo operatiivisesti ja jatkokehitet ään yhdessä Ilmatieteen laitoksen ja SYKEn kanssa. Lumen syvyys Lumen vesiarvo Kuiva lumi Page 4 Helsinki University of Technology - TKK Department of Radio Science and Engineering Page 5 Helsinki University of Technology - TKK Department of Radio Science and Engineering
3 2 1 0-1 -2 Helsinki University of Technology - TKK -3 650 700 750 800 850 900 950 1000 Range Index 30 20 10 Phase Single baseline PCT for X-band VV-pol, ground phase and tree height from Laser scanner measurement Range Index 5 4 3 2 1 0-1 -2 Lumen peittämän alan arviointi C-kaistan tutkakuvasta Radarsat-2 Uusia tutkakuvausmenetelmiä kehitetään yhteistyössä Lumen peitt ämän alueen tutkan käytt öön perustuvan arviointimenetelmän kehitys alkoi TKK:lla 1990 -luvun lopulla. Nyt menetelmä on ympäristöhallinnon operatiivisessa k äytössä. Raaka tutkakuva Oikaistu tutkakuva Valuma-alueet Lumen peitt ämä ala (%) Menetelm ä arvioi lumen peittä mä n alan laajuuden C-kaistan (aallonpituus ~5 cm) tutkakuvilta. Tutkakuvausta ei rajoita talvinen pilvipeite. Menetelm ä on kehitetty TKK:lla ja nykyään sit ä jatkokehitetään yhteistyö ssä Ilmatieteen laitoksen ja SYKE:n kanssa. Lumen peittä mä n alan karttaa kä ytet ään hydrologisessa mallissa sekä SYKE:n watershed simulation and forecasting system (WSFS) TKK on tiiviisti mukana uusien tutkamenetelmien kehitystyössä ja tekee tiiviisti yhteistyö tä mm. Saksan DLR:n kanssa. Saksa on nykyään satelliittitutkien kehittämisen kärkimaa. Uudet interferometriset tutkamittaukset käyttä vät hyväksi kahta tai useampaa tutkakuvaa ja pystyvät interferometrisen mittauksen avulla mittaamaan myös kohteen suhteellisen etä isyyden. Interferometrian avulla on mahdollista mitata maanpinnan korkeus, seurata jäätiköiden liikkumista, monitoroida maanjä ristyksessä liikkuvia alueita ja mitata metsän korkeus. Uudet tomografiamenetelm ät mahdollistavat tulevaisuudessa jopa kolmeulotteisen mittauksen. Saksan DLR:n ja TKK:n tutkimuslentokoneet Sodankylässä Page 6 Department of Radio Science and Engineering Page 7 Helsinki University of Technology - TKK Department of Radio Science and Engineering Etelä-Suomen maanpinnan korkeusmalli mitattuna ERS-1 -tutkasatelliitilla Interferometria hyödyntää kahta tai useampaa tutkakuvaa maanpinnan korkeuden ja muutosten laskemiseksi Helsinki ERS -1 Metsän korkeuskartta SAR-tutkalla Uusia SAR-tekniikoita (polarimetrinen interferometria) käyttä mä llä pystytään mittaamaan metsä n korkeus. Metsän korkeus on t ärkein yksittäinen metsän biomassan määrää kuvaava parametri TKK osallistui menetelmän kehitt ämiseen ja validoi menetelm än pohjoiselle havumetsävyö hykkeelle. Menetelm ä on huomattavasti halvempi kuin hieman tarkempi laser-mittaus Metsä n korkeusmalli Kirkkonummelta Page 8 Helsinki University of Technology - TKK Department of Radio Science and Engineering Page 9 Helsinki University of Technology - TKK Department of Radio Science and Engineering Tutkatomografiatekniikat antavat tietoa myös metsäkerroksen sisältä TKK kehitt ää ja testaa yhdess ä DLR:n kanssa interferometrista koherenssitomografiaa, jolla voidaan tulevaisuudessa mitata läpileikkaus metsäkerroksesta. Puuston korkeuden mittaaminen uudella TanDEM-X -satelliittikonstellaatiolla Alla yhden polarisaation X -kaistan (aallonpituus 3 cm) tutkalla arvioitu metsän korkeuskartta verrattuna tarkkaan lasermittaukseen. Menetelmä on sovellettavissa tulevan TanDEM-X mission kuva -aineistolle. Tree height(m) Phase Angle (rad) X-kaistan sirontakeskuksen sijainti metsä n sisällä X-kaistan koherenssitomografialla muodostettu l äpileikkaus metsän sironnasta 650 700 750 800 850 900 950 1000 0 Page 10 Helsinki University of Technology - TKK Department of Radio Science and Engineering Page 11 Helsinki University of Technology - TKK Department of Radio Science and Engineering ESA:n SMOS-satelliitti monitoroi globaalisti valtamerien suolapitoisuutta ja maankosteutta Yhteenveto Toimivan satelliittimittauksen kehittäminen vaatii laitteiden testausta tutkimuslentokoneella TKK:n tutkimuslentokone HUT-2D SMOS-satelliitin (laukaisu 2009) radiometri käyttää uutta interferometrista tekniikkaa: 72 identtistä vastaanotinta L-kaistalla (aallonpituus 21 cm) SMOS-satelliitin konsepti validoitiin TKK:n rakentamalla lentokäytt öisellä HUT -2D-laitteella (36 vastaanotinta), joka on mukana myös satelliittisensorin kalibrointikampanjassa. HUT-2D -mittaukset Saksassa 2008 Pohjoisille alueille soveltuva satelliittikaukokartoitusala kasvaa nopeasti, erityisesti tutka- ja radiometritekniikka Uusia satelliitteja ovat - Tutka: TerraSAR (2007), Cosmo Skymed (2007-2010), Radarsat-2 (2008), CryoSAT-2 (2010) - Radiometri: SMOS (11/2009) TKK on viimeaikoina kehitt änyt - Menetelm än lumen peitt ämän alan kartoittamiseksi tutkalla - Menetelm än lumen vesiarvon arvioimiseksi radiometrillä - Parannetun menetelmän mets än korkeuden arviointiin polarimetrisella tutkalla - Uudentyyppisen lentokäyttöisen interferometrisen kuvaavan radiometrin - SMOS -satelliitin kalibrointimenetelmiä ja laitteistoa - Suorittanut lentokampanjoita ESA:n tulevan SMOS-radiometrin kalibroimiseksi Kaukokartoitus antaa laajaa ja kattavaa tietoa maapallon tilasta ja on kehittynyt tärkeäksi tietolähteeksi ilmastonmuutoksen seurannassa ja mallinnuksessa Page 12 Helsinki University of Technology - TKK Department of Radio Science and Engineering Page 13 Helsinki University of Technology - TKK Department of Radio Science and Engineering
Professori Kalevi Mattila Helsingin yliopisto KOMMENTTIPUHEENVUORO
1. Euroopan eteläinen observatorio ESO 2. Kansainvälinen tähtitieteen vuosi IYA2009 Kalevi Mattila, Observatorio, Helsingin yliopisto, TUTKAS 16.09.2009 10/17/08
Suomen ESO jäsenyys Suomen ESO jäsenyys * 1980 ESO:n teleskooppien käyttöä, erit. SEST radio teleskooppi (1987 2003). * 1999 OPM:n Tähtitieteen suurhankkeet työryhmä (pj. Mirja Arajärvi) esittää neuvotteluja ESO jäsenyydestä. * 7.7. 2004 Suomesta 11. jäsenmaa, Sivistysvaliokunta ESO:ssa 13.3.2006 liittymismaksu 12.85 M, vuosimaksu ~2.2 M (~ 1.7% 129 M :sta 2009) 2010 Suomen ESO-keskushanke Tuorlan observatorion yhteyteen: Turun, Helsingin, Oulun ja TKK:n tähtitieteen laitokset
ESO huomenna: ALMA ja E ELT European Extremely Large Telescope Atacama Large Millimetre Array, 42 metrin pääpeili, mosaiikki jossa 66 kpl 7 12 metrin antennia n. 1000 kpl 1,4 metrin osapeilejä 5 km kork. Andien ylätasangolla ESO (>70%) + kumppaneita (<30%) 0.1 kaarisekunnin erotuskyky, Päätös 2010, valmis 2018 ESO, USA, Japani(+ Kanada, Taiwan) Kustannukset ~1 mijardi Toiminnassa 2011/2013
ESO Press releases from Finland ESO 55/07 Press Photo 21 December 2007 Anatomy of a Bird: VLT's NACO instrument reveals a triple cosmic collision Using ESO's Very Large Telescope, an international team of astronomers [lead by Petri Väisänen and Seppo Mattila] has discovered a stunning rare case of a triple merger of galaxies. This system, which astronomers have dubbed 'The Bird' albeit it also bears resemblance with a cosmic Tinker Bell. ESO 06/08 Science Release 7 March 2008 Seeing through the Dark Mapping the interior of interstellar clouds in great detail M. Juvela, V. M. Pelkonen et. al. have measured the distribution of mass inside a dark filament in a molecular cloud with an amazing level of detail and to great depth. The measurement is based on a new method that looks at the scattered near infrared light or 'cloudshine' and was made with ESO's New Technology Telescope.
Kansainvälinen tähtitieteen vuosi IYA2009 IYA 2009:n taustaa 2003 Kansainvälisen tähtitieteellisen unionin (IAU) ehdotus Italian aloitteesta Unescon esitys Yhdistyneille Kansakunnille 2005 YK:n yleiskokouksen päätös joulukuussa 2007. 2009 myös Darwinin Lajien synnyn 150 vuotisjuhla
Kotimaisia hankkeita Kirjat, lehtikirjoitukset, radio ja televisio ohjelmat Eurooppa postimerkki Maasta maailmakaikkeuteen näyttely Planetaariobussi kiertää Omat havainnot Kiertävä esitelmäsarja Aurinkokuntamallit Tähtiharrastusseurat, tähtinäytäntökilpailut Planetaariot LUMA keskuksen, MAOLin opetusverkko SciFest, Joensuun yliopisto Jupiterin kuut paikanmäärityksessä Avoimet ovet Tuorlan observatoriossa 3. 5.4. Helsingin observatoriossa 3.11. (175 v juhla)
Maasta maailmankaikkeuteen Näyttely tulee monille paikkakunnille, Helsingissä Linja autoaseman aukiolle.
Laaja yhteistyöjoukko Kansalliskomitean ja Ursan asettamassa työryhmässä ovat yhteistoiminnassa tähtitieteen tutkimuksen, opetuksen, harrastuksen ja viestinnän kotimaiset toimijat. Lisätietoa: www.astronomy2009.org www.astronomy2009.fi walter.rydman@ursa.fi markku.sarimaa@ursa.fi tapio.markkanen@helsinki.fi