Envisat draagt zorg voor de aarde

Envisat is de grootste en meest complexe satelliet die tot nu toe door ESA is ontwikkeld. Bij de lancering heeft de milieusatelliet (Envisat staat voor Environmental satellite) en massa van 8200 kg. Eenmaal in een baan om de aarde heeft de satelliet een spanwijdte van 25 meter. Net als zijn succesrijke maar kleinere voorganger ERS draait Envisat op een hoogte van 800 km in 101 minuten om de aarde. Doordat de baan over de polen voert en de aarde onder de satelliet door draait, wordt ieder plekje van onze planeet in een tijdsbestek van slechts drie dagen van bovenaf gecontroleerd.

Uniek instrumentarium

Envisat beschikt over instrumenten die nauwkeurige waarnemingen gaan doen aan de atmosfeer, de oceaan het land en het ijs. Zulke waarnemingen zijn van groot belang voor het begrijpen van klimaatsveranderingen en het beheersen van milieuvraagstukken.

Met de instrumenten aan boord van Envisat zijn olievlekken op te sporen, veranderingen van de vegetatie waar te nemen en hoogtekaarten te maken. Ook verzamelt de satelliet gegevens over veranderingen aan het aardoppervlak, zoals vulkaanuitbarstingen, aardbevingen en ontbossing van tropische regenwouden.

Verder levert Envisat informatie over watertemperaturen en stromingen, de grootte van de ijskappen en afmetingen van gletsjers, windsnelheden boven zee en golfhoogtes. Al deze informatie is nodig om de dynamische processen van de aarde beter te begrijpen. Zo zijn veranderingen in de afmeting van de poolkappen gevoelige indicatoren van klimatologische veranderingen.

Kleur van het zeewater

Envisat heeft een nuttige lading van meer dan twee ton. Aan boord zijn tien verschillende instrumenten. We noemen hier de belangrijkste.

Met de Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) kan het zonlicht worden gemeten dat door de oceanen in de ruimte wordt teruggekaatst.

Het gereflecteerde licht kan in 15 spectraalbanden worden ontleed en gemeten. Op deze wijze ontstaat een kleurenbeeld van het oceaanwater. Daaruit kunnen allerlei gegevens worden afgeleid, zoals de concentratie van plantaardig plankton (belangrijk voor de opname van het broeikasgas kooldioxide uit de dampkring), de concentratie van in het water zwevende sedimenten, en de concentratie van aërosols boven het wateroppervlak.

Bovendien kunnen uit de metingen ook andere belangrijke gegevens worden afgeleid zoals de warmtehuishouding van de bovenste waterlagen en de zogenaamde kooldioxide-cyclus van de oceanen.

Tot op de centimeter nauwkeurig

Andere instrumenten aan boord van Envisat zijn de Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR) en de Radar Altimeter (RA-2). De ASAR maakt dag en nacht opnamen van het aardoppervlak en kan dwars door wolken heen kijken.

De RA2 brengt de topografie van de oceanen in kaart. Beide instrumenten werken samen om de hoogte van de golven tot op centimeters nauwkeurig te meten. Uit de metingen kan ook de plaatselijke windkracht worden afgeleid. De gegevens worden gebruikt voor het opstellen van weersverwachtingen.

Ook worden de stromingen in de oceanen gevolgd en worden metingen verricht aan de omvang van de ijskappen aan de Noord- en Zuidpool. Op het landoppervlak wordt de vochtigheidsgraad van bodem en moerassen afgeleid en wordt de ontbossing en woestijnvorming gevolgd. Ook houdt Envisat rampen als vulkaanuitbarstingen, aardbevingen en aardverschuivingen in de gaten.

Met de Advanced Along-Track Scanning Radiometer (AATSR) kan wereldwijd de temperatuur van het zeewater worden gemeten. Dat gebeurt met een precisie van 0,3 oC of nog beter. De gemiddelde temperatuur van de aardse oceanen is kenmerkend voor de toestand van het aardse klimaat.

Ozon in de hoge atmosfeer wordt net als de wolken door de wind in beweging gebracht. Een driemensionale verdeling van de ozon maakt het mogelijk om het gedrag van de stratosfeer veel nauwkeuriger te modelleren en ook ozonverwachtingen op te stellen.

De ‘fast ozone profile’-service van het KNMI levert al ozonprofielen en zonkrachtverwachtingen aan de hand van metingen met een instrument aan boord van de in 1995 gelanceerde ESA-satelliet ERS-2. Met het instrument GOMOS (Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars) aan boord van Envisat zal de kwaliteit van de gegevens nog worden verbeterd. Door de verkleuring van het licht van sterren te meten, die vanuit de satelliet gezien achter de aardse horizon ondergaan, kan de ozonverdeling tussen 20 en 100 km hoogte nauwkeurig worden vastgelegd.

Nederlandse bijdrage aan de instrumenten van Envisat

Nederlandse wetenschappelijke instituten leverden een belangrijke bijdrage aan het instrument SCIAMACHY (Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Cartography).

SCIAMACHY, in samenwerking met Duitsland en België ontwikkeld, zal vanuit de ruimte nauwlettend de vinger aan de pols van de aardatmosfeer houden. SCIAMACHY meet met grote precisie de samenstelling van de aardatmosfeer.

Onder andere wordt de verdeling vastgesteld van ozon en andere gassen die belangrijk zijn voor het broeikaseffect of het weren van ultraviolette straling.

Met SCIAMACHY komt voor het eerst een instrument beschikbaar dat ook in het infrarode licht (warmtestraling) de aardatmosfeer in kaart brengt. De infrarode golflengten zijn onder meer belangrijk voor het meten van koolmonoxide en methaan. De wetenschappelijke gegevens zullen worden gebruikt door wetenschappers uit de hele wereld. Deze gegevens zijn essentieel voor het controleren van het klimaatverdrag van Kyoto, het Montreal Protocol en andere milieuverdragen.

Het hart van SCIAMACHY, het optische deel, is gebouwd door Fokker Space uit Leiden, TNO/TPD uit Delft en de Stichting Ruimteonderzoek Nederland (SRON) uit Utrecht. Als onderaannemer heeft het Belgische bedrijf OIP de instrumenten geleverd voor het meten van de polarisatie. De elektronica is in Duitsland gebouwd door Dornier Satelliten Systemen. Het management van het Nederlandse deel van SCIAMACHY was in handen van het Nederlands Instituut voor Vliegtuigontwikkeling en Ruimtevaart (NIVR).