Palydoviniai duomenys – ateities informacija, prieinama kiekvienam

Žemės planeta, naudojant palydovus, iš kosmoso stebima jau 70 metų – taip gaunama kur kas daugiau informacijos apie Žemės paviršių ir jame vykstančius procesus, nei analizuojant antžeminių stebėjimo technologijų duomenis.

Tačiau Vilniaus universiteto (VU) Chemijos ir geomokslų fakulteto Geomokslų instituto mokslininkai dr. Laurynas Jukna ir Justinas Kilpys pastebi, kad visuomenėje palydovai iki šiol dažniau siejami su televizija, globalia pozicionavimo sistema (GPS) ar šnipinėjimu ir platesnio konteksto apie palydovinės informacijos naudą bei jos panaudojimą įvairiuose kasdieninio gyvenimo srityse trūksta, rašoma „VU naujienos“ tinklalapyje.

– Papasakokite apie palydovus, kokia jų darbo specifika?

L. Jukna: Pirmieji palydovai į žemės orbitą paleisti praeito amžiaus 6 dešimtmetyje. Per ilgą jų naudojimo laikotarpį, įranga yra nuolatos tobulinama, keičiasi žemės paviršiaus skenavimo metodai, didėja vaizdų rezoliucija bei palydovių duomenų skiriamoji geba. Pirmieji palydovai naudojo regimojo spektro jutiklius – atlikdavo žemės paviršiaus nuotraukas. Būtent tokių palydovų duomenis dažniausiai aptinkame paieškų sistemose įvedę užklausą „žemės vaizdai iš kosmoso“. Dėl to dalis žmonių palydovų veiklą sieja tik su nuotraukų iš kosmoso darymu, nors tai tik maža viso proceso dalis.

J. Kilpys: Dabar dalis jutiklių veikia infraraudonųjų spindulių ir mikrobangų spektruose, todėl gaunami ne tik žemės vaizdai, bet ir išsamūs duomenys apie skirtingus atmosferos veiksnius, pavyzdžiui – galima sužinoti, kaip vystosi debesų sistemos, stebėti kritulių kiekį, apskaičiuoti vėjo greitį. Lidarų jutiklių, kurie lazeriais matuoja kraštovaizdžio aukštį (ledynai, kalnai, bangos), tikslumas siekia iki 6-10 cm. Šių lazerinių jutiklių pagalba yra kuriami paviršiaus 3D modeliai, tiriami sunkiai pasiekiami regionai, kurių niekada nepavyktų ištirti be palydovų pagalbos. Kai kurių didžiausią skiriamąją gebą turinčių palydovų pagalba, iš kosmoso galima pamatyti net kažkur lauke ant stalo gulintį išmanųjį telefoną.

– Kokius palydovų tipus išskirtumėte?

L. Jukna: Mokslinėje literatūroje aptinkame skirtingą palydovų klasifikaciją. Dažniausiai naudojamas geostacionarus palydovas – skrenda 36 tūkst. km nuo žemės, yra sinchronizuotas su tam tikru žemės paviršiuje esančiu tašku, sukasi tuo pačiu greičiu, kaip žemė ir nuolat stebi tam tikrą teritoriją. Šių palydovų jutiklių skiriamoji geba yra nuo kelių kilometrų iki kelių šimtų metrų, o NASA ar Europos kosmoso agentūros (ESA) palydovų jutikliai gali matyti iki kelių metrų siekiančius objektus. Geostacionarūs palydovai dažnai yra naudojami meteorologijoje, kadangi informaciją jie teikia labai dažnai – kas 5-15 minučių, todėl analizuojant nuotraukas galime matyti, kaip dienos eigoje tam tikroje teritorijoje keičiasi debesuotumas, Žemės paviršiaus temperatūra ir pan.

Kito tipo, poliniai (poliariniai) palydovai, skrenda aplink Žemę, kartą per parą perskrisdami virš tos pačios teritorijos, kirsdami Šiaurės ar Pietų polius. Šių palydovų skiriamoji geba yra nuo kelių šimtų (meteorologija) iki keliasdešimties (kraštotvarkos tyrimai) metrų, kadangi jie skrenda žymiai žemiau – maždaug 800 km aukštyje. Naudojant poliarinės orbitos palydovus galima nustatyti ne tik objektų išorines, bet ir fizikines, o kai kuriais atvejais – chemines savybes. Todėl palydovai aprėpia labai platų žemės ir atmosferos tyrimų spektrą, suteikia galimybę sužinoti daug informacijos iš bet kurios pasaulio vietos.

J. Kilpys: Įdomu yra tai, kad iki 2014 m. visi komercinių palydovų duomenys, kurių skiriamoji geba buvo 30 cm ir mažiau, buvo laikomi karine paslaptimi. Tik nuo 2014-ųjų tokius palydovinius duomenis leista naudoti viešiems tikslams. Dėl to dažnai juokaujama, kad kariniams veiksmams atsirado dar modernesnių slaptų palydovų.

– Kokiose srityse palydoviniai duomenys naudojami dažniausiais?

L. Jukna: Kraštovaizdžio ir gamtos tyrimuose – vienas didžiausių palydovinių duomenų kaupimo ir naudojimo privalumų yra tai, kad jie sutaupo gana daug lėšų, kadangi stebėti tam tikras teritorijas gali dešimtmečius. Todėl nėra būtina planuoti ir įgyvendinti ekspedicijų ar lauko tyrimų, kurių vykdymas kainuoja labai daug. Dabar Lietuvos mokslininkai gali daryti tyrimus apie Himalajų kalnus ar Grenlandijos ledynus, kurie ankščiau reikalavo labai didelių kaštų. Naudojant palydovinius duomenis tyrimų spektras išsiplečia, dauguma jų tampa globaliais. Palydoviniai jutikliai, skenuodami žemės paviršių, gali suteikti labai daug informacijos apie skirtingų paviršių ir objektų būklę, jų medžiaginę sudėtį, pvz. galima identifikuoti kaip augalija jaučia fiziologinį stresą, nustatyti vandens trūkumą. Palydovų duomenys plačiai naudojami žemės ūkyje (nustato augalų būklę, žemės drėgmę), ekstremalių situacijų valdyme (gaisrai, naftos išsiliejimai jūroje, potvyniai), vandentvarkoje (trumpalaikis ir ilgalaikis hidrologinių išteklių planavimas), ekonominėje veikloje (sekamas prekinių konteinerių judėjimas), jūrų ir žemės navigacijoje.

– Ar palydovinių duomenų tyrimams reikalingos specialios programos ar kompetencijos?

J. Kilpys: Taip, išsamus laisvai prieinamų palydovinių duomenų tyrimas, žemėlapių sudarymas reikalauja tam tikrų kompetencijų. Todėl VU Geomokslų institute vykdomose bakalauro ir magistro studijų programose daug dėmesio kreipiama į taikomojo žemės stebėjimo iš kosmoso bei palydovinių duomenų naudojimo įgūdžių ugdymą.

L. Jukna: Norint peržiūrėti ir patyrinėti palydovinius duomenis, nebūtinai turi tapti profesionalu – tai gali būti įdomus ir naudingas laisvalaikio praleidimo būdas. Nemažai palydovinių duomenų ir nuotraukų yra laisvai prieinami kiekvienam – tereikia užsiregistruoti tam skirtose interneto svetainėse. Todėl dažnai pasitaiko atvejų, kai mėgėjai, stebėdami žemės paviršių iš kosmoso, atranda visiškai netikėtų dalykų, pvz. senovinių piramidžių ar senovės civilizacijos infrastruktūros ženklų, kurių be palydovinių nuotraukų pagalbos atrasti nepavyktų. Be to, stebėdamas palydovinius duomenis iš savo namų ar darbo vietos gali nusikelti į bet kurią pasaulio vietą, pamatyti Australijos ar Sibiro miškų gaisrus.

– Minėjote, kad palydoviniai duomenys yra laisvai prieinami. Ar kiekvienas gali jais naudotis?

L. Jukna: Dauguma – taip, tereikia noro ir interneto.

J. Kilpys: Nors kai kurių palydovų, kurių skiriamoji geba siekia iki 30 metrų, sukauptų nuotraukų rezoliucija nėra labai puiki, didžioji dalis ESA, NASA Žemės stebėjimo duomenų yra laisvai prieinama informacija. Taip pat, ESA vykdo labai daug edukacinių veiklų, kurių prioritetas – įtraukti, sudominti kuo daugiau žmonių ir atkreipti dėmesį į šių technologijų prieinamumą visiems. Pati agentūrą savo edukacijų metu pasiūlo ir įrankius, kuriais naudojantis pasiekti informaciją yra žymiai lengviau. Internete taip pat labai daug informacijos apie tai, kaip naudotis tam tikromis palydovinių duomenų apdorojimo programomis, tačiau visa medžiaga yra gana plačiai išsklaidyta. Tuo tarpu universitete, studentų dėstomų dalykų metu struktūruotai ir išsamiai paaiškinama, kaip tinkamai naudotis įrankiais, kaip naudoti ir interpretuoti palydovų kaupiamus duomenis. Šiuo metu ruošiame ir specialų vadovėlį studentams apie palydovinius duomenis ir jų pritaikymą skirtingose srityse.