a>

Uusi suomalainen nanosatelliittikamera mullistaa ilmastonmuutoksen hallinnan

Suomalaisen Reaktor Hello World -satelliitin kyydissä on maailman ensimmäinen pieni infrapuna-alueen hyperspektrikamera. Kameran ottamien kuvien sisältämä spektridata tuo uudenlaisia keinoja ilmastonmuutoksen vaikutusten torjumiseen ja ympäristön havainnointiin - esimerkiksi ennakoimaan metsäpaloja ja ehkäisemään lannoitteiden ympäristökuormitusta. Mullistavan kamerainnovaation on kehittänyt VTT. Se laukaistiin avaruuteen suomalaisen startup-yrityksen Reaktor Space Labin satelliitissa 29.11.2018.

Hyperspektrikameran avulla pystytään mittaamaan heijastuneen valon spektri kuvan jokaisessa pikselissä, jolloin kuvauskohteista saadaan selville ominaisuuksia, joita ei voida nähdä muilla kuvausmenetelmillä. Maata kuvatessa voidaan seurata esimerkiksi hiilinielujen kehitystä, vesistöjen tilaa sekä peltojen kastelutarvetta.

Aiemmin hyperspektrikuvaus on ollut mahdollista ainoastaan isojen ja kalliiden satelliittien avulla. VTT:n kehittämä hyperspektrikamera mahtuu pienen kokonsa ansiosta nanosatelliittiin, joten avaruuteen on vihdoin mahdollista lähettää useita hyperspektrisatelliitteja. Nanosatelliittien joukko pystyy kuvaamaan maapallon samaa kohtaa entistä useammin ja näin tarjoamaan entistä reaaliaikaisempaa tietoa maan päällä tapahtuvista muutoksista.

Käänteentekevä innovaatio tulee ratkaisevalla hetkellä ilmastonmuutoksen edetessä ripeästi. “Kehittämämme teknologia tarjoaa entistä tarkemmat mahdollisuudet seurata esimerkiksi hiilinielujen kehitystä. Se auttaa myös optimoimaan ruoan tuotantoa ja vähentämään maatalouden ympäristökuormitusta havainnollistamalla visuaalisesti millä peltoalueilla on tarve kastelulle tai lannoittamiselle”, sanoo Anna Rissanen, kameran kehittäneen tutkimusryhmän johtaja VTT:ltä.

Ensimmäiset kuvat Saharan autiomaasta paljastavat maaperän kosteustasapainon

Reaktor Hello Worldin kyydissä olevalla kameralla on otettu kuvia jo parin viikon ajan. Ensimmäiset kuvat saatiin Saharan autiomaan yltä 2.12.2018.

”Kuva Saharan yltä (Kuva 1) osoittaa, miten hyperspektrikameralla pystytään erottamaan muun muassa maaperän kosteuseroja. Nanosatelliiteilla tuotetun kuvamateriaalin avulla on mahdollista saada lähes reaaliaikaista tietoa maaperän kuivuudesta ja täten ehkäistä esimerkiksi Kalifornian maastopalojen kaltaisia massiivisia luonnonkatastrofeja”, kertoo erikoistutkija Antti Näsilä VTT:ltä.

Ilmaston seuraamisen lisäksi hyperspektriteknologialla on myös merkittäviä taloudellisia mahdollisuuksia.

”Uusi satelliittiteknologiamme mahdollistaa nopean reagoinnin ympäristössä tapahtuviin muutoksiin. Nopeammin päivittyvä data tarjoaa uusia liiketoimintamahdollisuuksia myös yrityksille sekä auttaa torjumaan ilmastonmuutoksen ja ympäristön kuormittumisen aiheuttamia riskejä”, toteaa Tuomas Tikka, Reaktor Space Labin toimitusjohtaja.

Hyperspektrikameran tekniset yksityiskohdat

Reaktor Hello World -satelliitin kyydissä lentävä hyperspektrikamera toimii lähi-infrapuna-alueen aallonpituuksilla (900-1400 nm). Teknologia perustuu säädettävään optiseen suodattimeen, joten kameran toimintaa voidaan ohjelmoida laukaisun jälkeen eri sovellusten tarkoituksiin, esimerkiksi mittaamaan tarkasti tiettyjä aallonpituuksia. VTT on aiemmin kehittänyt maailman ensimmäisen nanosatelliittiin mahtuvan hyperspektrikameran, jonka toimivuus on jo demonstroitu vuonna 2017 laukaistussa Suomen ensimmäisessä satelliitissa Aalto-1:ssä. Aalto-1:n spektrikamera mittaa näkyvän valon aallonpituusaluetta (500 - 900 nm). Nyt teknologia on kehitetty toimimaan myös infrapuna-alueella, jossa mittauskohteista on saatavilla huomattavasti enemmän tietoa kuin näkyvän valon alueella. Tulevaisuudessa kameraa on mahdollista käyttää myös ulkoavaruuden tutkimiseen, muun muassa havainnoimaan asteroidien koostumusta.
Kuva 1. Hyperspektrikameran ottama infrapunakuva aseteltuna Google Earth -kuvan päälle. Tämä Saharan yltä, Libyan, Egyptin ja Sudanin rajalta otettu kuva kertoo kastelukokeiluun kuuluvien peltoalueiden kosteustilanteesta. Punainen lähikuva paljastaa maaperän kosteuden vaihtelut. Sinivihreät alueet kuvaavat kosteampaa ja keltaoranssit alueet kuivempaa aluetta

Kuva 2. 3D-mallinnus Reaktor Hello World -satelliitista. Satelliitin kyydissä on maailman ensimmäinen nanosatelliittiin mahtuva infrapuna-aluetta kuvaava hyperspektrikamera. Satelliitti painaa vain noin kaksi kiloa.

Kuva 3. Väärävärikuvia aavikosta Saharan eteläosassa. Vasemmassa kuvassa korostuvat erilaiset maaperätyypit ja kivilajit, kun taas oikealla olevassa kuvassa erottuu maaperän kosteuden muutos. Kuvan ylälaidassa oleva järvi erottuu hyvin selvästi verrattuna tummiin kiviin ja kallioihin.

Lähde: VTT