Varför EDRS – och Hur?

De två Sentinel-1-satelliterna ligger i solsynkron bana, på knappt 700km:s höjd, och ger oss en ny global bild vart sjätte dygn.

En mångsidig flotta av satelliter samlar kontinuerligt in data om vår planet. En del av den informationen är inte ens möjlig att samla in på annat sätt än via satellit. Dock är det också viktigt att snabbt få tillgång till den insamlade informationen. Där kommer ”European Data Relay System”, EDRS, in i bilden.

I april, 2014, lyfte Sentinel-1A som den första Sentinel-satelliten i ESA’s projekt Copernicus. Sentinel-1B är planerad att skjutas upp till samma omloppsbana, dock 180° ifrån -1A, i april 2016.

25:e april 2015 drabbades Nepal av en kraftig jordbävning. Eftersom data fanns lagrade från Sentinel-1A’s tidigare passager över området kunde man rätt snabbt skapa en bild som gav översiktlig data över jordskorpans rörelser. Sådana uppgifter är mycket värdefulla gällande både katastrofhjälp och återuppbyggnad.

Också när det gäller exempelvis översvämningar och skogsbränder är det viktig att få en överblick över situationen. Helst ska man få den snabbt. Snabbheten underlättas givetvis av fler satelliter i olika typer av omloppsbanor. Med lägre upplösning kunde man överblicka större områden i samma svep. Å andra sidan skulle då detaljer gå förlorade.

En satellit nära jorden kan ge noggranna data, men kan bara överföra data när den passerar över – eller i närheten av – sin basstation.

En satellit i Low Eart Orbit, LEO, ser bara den del av jordytan den passerar. Liknande begränsningar finns också när det gäller att överföra data från, och instruktioner till, satelliten. Det betyder att datatrafiken mellan basstation och satellit är begränsad till de få minuter satelliten befinner sig tillräckligt nära basstationen. Numera levereras varje vecka mer data än det som bara för något år sen leverarades under hela året. ESA’s Copernicus-projekt kan leverera kring 60 Terabytes – varje dag. År 2022 beräknar ESA att jordobservationerna kan producera mer än 50 Petabyte, 50000 Tb, årligen. Det finns orsak att förbättra kommunikationerna.

Satelliter i nära polar bana kan i princip överföra information varje varv om c:a 90 minuter. Detta förutsätter givetvis att det skulle finnas ett par mottagarstationer nära polerna – och att överföringen därifrån är snabb. Osökt kommer tanken då in på överföring via satellit. På så sätt överförs ju varje dag mängder av data, exempelvis direktsändningar av konserter, nyheter och sport.

Satelliter  i geostationär bana, GEO, kan man enkelt hålla kontakten till via en enda fast mottagare på jorden.

En satellit i GEO når, och nås från, nära nog halva jorden – kontinuerligt.

Det som däremot reducerar möjligheten till att använda enbart geostationära satelliter för att se på jorden är dels att områden nära polerna är svåra att överblicka och dels att avståndet mellan jordytan och en satellit 36000 km över jordytan medför begränsningar.

Bilderna ovan och matematiken som beskrivs här nedanför ger en inblick i vad det handlar om. Samma beräkningsgrunder kan för övrigt användas också till att räkna ut hur långt man kan se från ett torn eller hur långt ut från havet man kan se hamnens kranar.

På vilket avstånd kan man se – eller ses av – en satellit?

Tänk dig möjligheten att kunna spåra en tsunamis väg över havet eller se hur en farled genom isen håller på att öppnas. Teoretiskt sett finns redan tekniken i omloppsbana. Tänk dig då att informationen skulle finnas – ombord på en satellit – när behovet är akut men att den inte skulle kunna laddas ner förrän informationen är historia. Det är här European Data Relay System system, EDRS, kommer in i bilden.

EDRS – Länksystemet som länkar de skarpaste ögon i rymden till behovet på jorden.

I EDRS kombineras tekniken vi länge använt för telekommunikation med att ladda ner data fån satelliter i LEO. Data från en av Sentinel-satelliterna, eller varför inte den Internationella rymdstationen, ISS, kan sändas till en geostationär satellit genom att använda en snabb optisk länk. Vi har redan konstaterat att det sedan inte är nåt problem att snabbt få informationen därifrån till jorden. Via detta system kan man från en station på jordytan hålla kontakt med godtycklig satellit nära jorden under minst halva dess banvarv. Det första laserögat för EDRS, EDRS-A, sköts upp 29:e januari från Baikonur i Kazakstan ombord på telecomsatelliten Eutelsat 9b.

EDSR har redan fått visa sin kapacitet! Information som Sentinel-1A samlade utanför Brasiliens kust länkades via en laserstråle till TDP-1, (Technology Demonstration Payloads) ombord på Alphasat i geostationär bana.Därifrån länkades materialet till DLR, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, som kunde upvisa en gångbar fysisk utskrift av bilden 13 minuter efter att den tagits.

Credit: DLR, http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2016/03/Brazil_coast_via_laser_beam

Läs också gärna Berit Ellingsens artikel Satellittdata i lysets hastighet.