
Kuva SpaceX
Perinteisesti viestintäsatelliitit, kuten Starlink ja OneWeb, ovat olleet tiedonsiirtoon tarkoitettuja. Kuitenkin Grazin yliopiston geodeesian instituutin tiimi on onnistunut hyödyntämään niiden signaaleja tieteellisiin sovelluksiin. Analysoimalla Doppler-ilmiön aiheuttamia taajuusvaihteluita he voivat nyt mitata maapallon gravitaatiokentän muutoksia ja seurata ilmastotapahtumia reaaliajassa.
Doppler-ilmiö tieteen palveluksessa
Maan havainnointi satelliitin avulla perustuu yksinkertaiseen periaatteeseen: meriveden tai pohjaveden pinnan vaihtelut muuttavat gravitaatiokenttää, mikä vaikuttaa satelliittien kulkureitteihin. Tutkimalla näitä muutoksia tiedemiehet saavat arvokasta tietoa ympäristömme kehityksestä.Viestintäsatelliittien signaalit, joita on enemmän ja jotka ovat voimakkaampia kuin navigointisatelliittien signaalit, tarjoavat huomattavasti paremman aikaratkaisun. Tämä mahdollistaa lyhytaikaisten muutosten, kuten voimakkaiden sateiden tai merenpinnan vaihteluiden, havaitsemisen. Nämä tiedot ovat olennaisia ilmastotutkimuksessa.
Kuitenkin satelliittien operaattorit eivät paljasta signaalien rakennetta, mikä vaikeuttaa niiden käyttöä. Siitä huolimatta tutkijat ovat tunnistaneet vakaita sävyjä Starlinkin signaaleissa. Mittaamalla niiden taajuuspoikkeamaa Doppler-ilmiön avulla he ovat voineet määrittää sijainteja 54 metrin tarkkuudella.
Kohti parempaa tarkkuutta
Vaikka tämä tarkkuus ei riitä edistyneisiin geodeettisiin sovelluksiin, se osoittaa menetelmän toteutettavuuden. Tutkijat käyttävät tällä hetkellä kiinteää satelliittiantennia, mutta suunnittelevat parantavansa tuloksiaan liikkuvilla antenneilla, jotka pystyvät seuraamaan satelliitteja.Mittauspisteiden lisääminen toivottavasti vähentää virheitä ja tarkentaa laskelmia. Tavoitteena on saavuttaa muutaman metrin tarkkuus, mikä mahdollistaisi maapallon gravitaatiokentän muutosten paremman ymmärtämisen ja ilmastomallien tarkentamisen.
Tutkijat kehittävät myös uusia signaalinkäsittelymenetelmiä tarkempien tietojen erottamiseksi. Nämä edistysaskeleet voisivat parantaa planeettamme tutkimusta tarjoamalla tehokkaampia työkaluja sen kehityksen seuraamiseen.
Lisätietoja: Mikä on Doppler-ilmiö?
Doppler-ilmiö on fysiikan ilmiö, jossa aallon taajuus muuttuu lähteen ja havaitsijan välisen suhteellisen liikkeen mukaan. Sitä havainnollistetaan usein ambulanssin sireenin äänen muutoksella, kun se lähestyy ja sitten etääntyy.Satelliiteille tämä ilmiö mahdollistaa lähetettyjen signaalien taajuuspoikkeamien mittaamisen. Analysoimalla näitä vaihteluita tutkijat voivat määrittää satelliittien nopeuden ja sijainnin sekä maapallon gravitaatiokentän muutokset.
Tätä tekniikkaa käytetään jo tähtitieteessä tähtien ja galaksien liikkeen tutkimiseen. Sen soveltaminen Maan havainnointiin avaa uusia mahdollisuuksia ilmasto- ja säätutkimukselle.