جاه‌طلبانه‌ترین طرح مشاهده‌ی زمین از فضا

جاناتان ایموس، خبرنگار علمی بی‌بی‌سی
پرباران‌ترین زمستان ثبت شده در بریتانیا باعث شد دولت بریتانیا برای اولین بار تصمیم بگیرد در فاصله‌ی حدود دو ماه، منشور بین‌المللی فضا و بلایای بزرگ را سه بار اجرا کند. ماهواره‌هایی از کشورهای مختلف مأموریت یافتند که از گستردگی سیلاب‌ها در جاهایی مثل سامرست لولز تصویربرداری کنند.
سامرست لولز منطقه‌ای تالابی وسیع در استان سامرست در جنوب غربی بریتانیا است که مناطق مسکونی آن در سال جاری شاهد آب‌گرفتگی بوده‌اند. تصاویر رادار از اهمیت خاصی برخوردار بودند؛ نه فقط به این دلیل که ردگیری مقادیر زیاد آب در تصاویر رادار آسان است، بل‌که این نوع مشاهده این مزیت را دارد که از ابرها عبور می‌کند. داده‌هایی که با اجرای منشور به دست آمدند، کار مؤسسه‌ی محیط زیست را برای ارزیابی دامنه‌ی مشکلات آسان‌تر کرد.
ماهواره‌ی رادار جدیدی، در مدار زمین قرار می‌گیرد که در آینده به نظارت بر هرگونه سیلاب احتمالی در بریتانیا و بقیه‌ی اروپا کمک شایانی خواهد کرد. ماهواره‌ی سنتینل‌– 1a اولین نمونه از ناوگانی از ماهواره‌هاست که در چارچوب برنامه‌ی کوپرنیک اتحادیه‌ی اروپا ساخته خواهند شد.
برنامه‌ی کوپرنیکوس را می‌توان جاه‌طلبانه‌ترین طرح مشاهده‌ی زمین با اهداف زیست‌محیطی دانست که تا کنون وجود داشته است. پس از اعزام سنتینل‌– 1a‌، ماهواره‌ی سنتینل‌– 1b در سال ۲۰۱۵ به فضا فرستاده خواهد شد. این زوج قادر خواهند بود ظرف ۶ روز از هر نقطه‌ی زمین که لازم باشد، تصاویر رادار تهیه کنند. این زمان برای اروپا حدود یک روز خواهد بود.
ماهواره‌های هواشناسی چندین دهه است که به طور دایمی زمین را تحت نظر دارند، اما به کارگیری ماهواره‌هایی با اهداف کلی زیست‌محیطی بیش‌تر در موارد خاص بوده است. البته در این باره استثناهایی هم وجود داشته‌اند. مجموعه‌ی ماهواره‌های امریکن لندست حجم بی‌سابقه‌ای از داده‌های مربوط به سطح زمین را گرد آورده که اطلاعات ۴۲ سال اخیر در آن وجود دارند. اما حتا این پروژه‌ی قابل توجه هم هر‌بار که به جا‌گزینی ماهواره‌ها نیاز بوده، مجبور شده با چنگ و دندان با کنگره‌ی امریکا بجنگد.
در نتیجه، پروژه‌ی کوپرنیکوس گامی عمده است، چرا که اتحادیه‌ی اروپا اساسا تعهدی نامحدود را نسبت به ماهواره‌های سنتینل متقبل شده است. پنج مأموریت بعدی برای فرستادن ماهواره‌ها به فضا از حالا تا سال ۲۰۱۹ بر نظارت بر اقیانوس‌ها، تغییرات پوسته‌ی زمین و ترکیب جو متمرکز خواهند بود. محل تأمین منابع مالی چهار نمونه از هریک از این ماهواره‌ها به تأیید رسیده است. به این ترتیب، این پروژه قاعدتا تا اواخر دهه‌ی ۲۰۳۰ ادامه خواهد داشت. کمیسیون اروپا و بازوی فنی آن در این زمینه، یعنی آژانس فضایی اروپا، توافق کرده‌اند که گفت‌وگوها در باره‌ی ملزومات و نیازهای پروژه برای نیمه‌ی دوم قرن حاضر را از حدود سال‌های ۲۰۱۵ و ۲۰۱۶ آغاز کنند.
بروکسل برای این کار دلایل مختلفی دارد. یکی از آن دلایل این است که برای طراحی سیاست‌های مؤثر و پیاده کردن آن‌ها، به ‌نحو فزاینده‌ای به اطلاعاتی که از مشاهدات فضایی به دست می‌آیند، نیاز است. اگر کشوری مصمم به تعقیب کشتی‌هایی باشد که نفت‌شان را در دریا خالی می‌کنند، ممکن است به این اطلاعات نیاز داشته باشد.
در اختیار داشتن جریانی منظم از تصاویر رادار از آب‌های ساحلی اروپا یکی از بهترین راه‌های این کار است. اگر بخواهید استانداردهای کیفیت هوا در شهرهای اروپایی را تنظیم کنید، به نظارت بر سطح آلاینده‌ها و ردگیری منشای آن‌ها نیاز دارید. داشتن اشراف از فضا در این زمینه اهمیت دارد، چرا که باد می‌تواند گازها را از یک کشور اروپایی به کشور دیگر ببرد. در نتیجه، اتحادیه‌ی اروپا برای داشتن کارکردی مؤثر، به امکانات فضایی نیاز دارد. اما بروکسل در این‌جا فرصتی اقتصادی هم می‌بیند.
اتحادیه‌ی اروپا معتقد است که فن‌آوری فضایی می‌تواند ثروت زیادی ایجاد کند. کلیه‌ی داده‌هایی که به‌ کمک سنتینل به دست می‌آیند، به ‌صورت رایگان در اختیار همگان‌– حتا افراد و نهادهای غیراروپایی‌– قرار خواهند گرفت. با دانستن این موضوع، ممکن است منطق اقتصادی این کار برای‌تان زیر سوال برود. حجم این داده‌ها بسیار عظیم است؛ حجم داده‌ها بعد از کامل شدن مجموعه‌ی سنتینل‌ها و راه‌اندازی همه‌ی آن‌ها، به بیش از ۸ ترابایت در روز خواهد رسید.
اما تحقیقات نشان می‌دهند که دسترسی نامحدود به داده‌ها، احتمال ایجاد راه‌هایی جدید برای استفاده از آن‌ها را بیش‌تر خواهد کرد‌ و به ظهور شرکت‌های بیش‌تر و ارائه‌ی خدمات تازه منجر خواهد شد. برای مثال، روزآمدتر شدن سریع‌تر داده‌های رادار می‌تواند به‌زودی امکان پیش‌بینی بروز سیلاب را فراهم کند. این فقط به شناسایی مناطق سیل‌زده از طریق مشاهده‌ی تصاویر محدود نمی‌شود، بل‌که می‌توان با استفاده از این تصاویر، مدل‌های‌ هوشمندی تعبیه کرد و به‌کمک آن‌ها محل وقوع سیلاب‌های بعدی را پیش‌بینی کرد. همان‌طور که می‌توانید تصور کنید، بسیاری از این خدمات حاوی «ارزش افزوده»‌ی روزی در قالب اپلیکیشن‌های جدید از تیلفون‌های هوشمند شهروندان سر در خواهند آورد.
طبق پیش‌بینی‌ها، به ازای هر یک یورویی که در پروژه‌ی کوپرنیکوس و سنتینل‌های آن سرمایه‌گذاری می‌شود، بیش از سه یورو از طریق فعالیت‌های مربوط به آن ایجاد خواهد شد. صحبت از ایجاد ۴۸ هزار فرصت شغلی جدید‌ و افزایش حدودا ۴۰ میلیارد دالری تولید ناخالص داخلی اروپا تا سال ۲۰۳۰ است.
سیستم لندست امریکا از این نظر پیش‌کسوت است. پیش از سال ۲۰۰۸، به ازای هر تصویر ۶۰۰ دالر دریافت می‌شد. بعد از این‌که دریافت این هزینه کنار گذاشته شد، استفاده از تصاویر لندست به‌شدت افزایش یافت. دکتر جیم آیرونز، متخصص پروژه‌ی ناسا (آژانس فضایی امریکا)، اخیرا به من گفت: «محققان علمی و مدیران منابع حالا می‌توانند از هر داده‌ای که به آن نیاز دارند، استفاده کنند‌ و نه فقط داده‌هایی که وسع‌شان به خرید آن‌ها می‌رسد. در نتیجه، در ظرفیت‌ها و میتودولوژی‌های مورد استفاده در فرآوری داده‌ها انقلابی روی داده است. مشاهده‌ی این‌که این افراد راه‌های جدیدی برای استفاده از داده‌ها و به تصویر کشیدن تغییرات سطح زمین ابداع می‌کنند، بسیار جالب توجه و هیجان‌انگیز است». اتحادیه‌ی اروپا امیدوار است که این امر در مورد سنتینل‌ها هم مصداق داشته باشد.
دکتر استیون بریگز، عضو هیأت نظارت ‌کننده بر زمین آژانس فضایی اروپا، می‌گوید: «ماهواره‌ی سنتینل-۲ ما چیزی مثل یک «ابر-لندست» است. این ماهواره کانال‌های بیش‌تر و رزولوشن بهتری خواهد داشت‌ و برد تحت پوشش آن به جای ۱۸۰ کیلومتر، ۲۸۰ کیلومتر خواهد بود. ما به طور هم‌زمان دو فروند از این ماهواره‌ها را در حال پرواز خواهیم داشت. تازه این تنها سنتینل-۲ است. هریک از سنتینل‌ها از نمونه‌های قبلی پیشرفته‌تر خواهند بود. آن‌ها این عرصه را کلا تغییر خواهند داد؛ عرصه‌ی مشاهده‌ی کره‌ی زمین دیگر هیچ‌گاه مثل گذشته نخواهد شد». البته در این‌جا نوعی قمار بر سر داده‌ها در جریان است. سرازیر شدن مقادیر عظیمی داده‌های رایگان به بازار به ‌معنای آن خواهد بود که خدمات ‌دهندگان فعلی که در ازای ارائه‌ی اطلاعات مبلغی دریافت می‌کنند، از این پس دچار مشکل خواهند شد.
آدام کیث، مدیر بخش مشاهده‌ی فضا و زمین در شرکت یوروکانسالت، می‌گوید: «در دسترس گذاشتن این همه اطلاعات برای کمک به راه‌اندازی خدمات حاوی ارزش افزوده خیلی خوب است، اما در عین حال‌ بدان معناست که بازی‌گران فعلی برای از دست ندادن موقعیت فعلی‌شان مجبورند وارد حوزه‌های جدیدی شوند. این شرکت‌ها به این مسأله واقف‌ اند و می‌دانند که این اتفاق دیر یا زود خواهد افتاد؛ آن‌ها مشغول تغییر مدل کار و تجارت‌شان و تبدیل آن به سیستم‌هایی با رزولوشن بالاتر از سنتینل‌ ‌یا سیستم‌هایی با پوشش زمانی بهتر هستند».
ابربزرگ‌راه اطلاعاتی فضایی
• ماهواره‌های فعلی برای انتقال داده‌ها در موقع عبور از روی ایستگاه‌های زمینی از پیوندهای مایکروویو استفاده می‌کنند
• این سیستم برای ماهواره‌های سنتینل بیش از حد کند است.
• این ماهواره‌ها روزانه چندین ترابایت داده تولید می‌کنند. در نتیجه، یک سیستم رله داده‌های اروپایی‌– که با لیزر کار می‌کند‌– در دست ساخت است.
• ماهواره‌های سنتینل داده‌های‌شان را راحت‌تر از مدل‌های قبلی منتقل می‌کنند.
• این روش احتمالا زمان مورد نیاز برای پاسخ‌گویی به درخواست‌های اضطراری را به‌شدت کاهش خواهد داد.
ماهواره‌ی رادار جدیدی‌ در مدار زمین قرار می‌گیرد که در آینده به نظارت بر هرگونه سیلاب احتمالی در بریتانیا و بقیه‌ی اروپا کمک شایانی خواهد کرد. ماهواره‌ی سنتینل‌– 1a اولین نمونه از ناوگانی از ماهواره‌هاست که در چارچوب برنامه‌ی کوپرنیک اتحادیه‌ی اروپا ساخته خواهند شد.
برنامه‌ی کوپرنیکوس را می‌توان جاه‌طلبانه‌ترین طرح مشاهده‌ی زمین با اهداف زیست‌محیطی دانست که تاکنون وجود داشته است. پس از اعزام سنتینل‌– 1a‌، ماهواره‌ی سنتینل‌– 1b در سال ۲۰۱۵ به فضا فرستاده خواهد شد. این زوج قادر خواهند بود ظرف ۶ روز از هر نقطه‌ی زمین که لازم باشد، تصاویر رادار تهیه کنند. این زمان برای اروپا حدود یک روز خواهد بود.
کوپرنیکوس چیست؟
• پروژه‌ی اتحادیه‌ی اروپا که آژانس فضایی اروپا مسئولیت اجرای آن را برعهده دارد.
• در این پروژه همه‌ی داده‌های نظارت بر زمین، اعم از فضایی و زمینی، با هم تجمیع می‌شوند.
• در این پروژه از طیفی از ماهواره‌ها استفاده می‌شود. بعضی از آن‌ها پیش از این به فضا فرستاده شده‌اند‌ و بعضی دیگر در دست ساخت هستند.
• این طرح به درک بهتر چگونگی تغییر آب و هوای کره‌ی زمین کمک گران‌بهایی می‌کند.
• این طرح برای زیر نظر گرفتن و پاسخ‌گویی به بلایای طبیعی، نظیر زمین‌لرزه، سیلاب، آتش‌سوزی و غیره، اهمیت دارد.
• اتحادیه‌ی اروپا از داده‌های کوپرنیکوس برای کمک به طراحی اجرای سیاست‌ها، نظیر تعیین سهمیه‌های صید ماهی، استفاده خواهد کرد.
مشاهده‌ی زمین با سنتینل‌ها
کوپرنیکوس برای به دست آوردن تصویری گسترده از وضعیت سلامت سیاره‌ی ما از طیفی از فن‌آوری‌ها استفاده می‌کند.
• سنتینل-۱: مزیت این رادار در قابلیت تصویربرداری آن در هرگونه شرایط جوی و از پشت ابرهاست.
• سنتینل-۲: ردگیرهای طول موج‌های مختلف، عمدتا برای مطالعه‌ی تغییرات پوسته‌ی زمین
• سنتینل-۳: شبیه سنتینل-۲، ولی تغییراتی در آن داده شده که بتواند ویژگی‌ها و رفتارهای اقیانوس‌ها را تحت نظر بگیرد.
• سنتینل-۴: در مدار بالا با حس‌گرهای جوی برای ارائه‌ی دورنمای کلی از گازهایی نظیر اوزون‌
• سنتینل-۵: در مدار پایین با سنسورهای جوی با رزولوشن بالا برای کمک به بررسی کیفیت هوا
• سنتینل-۶: نام اروپایی آینده‌ی طرح مشترک دریا-خشکی جیسن با همکاری امریکا