Satelliittihavaintoihin liittyy monia jännittäviä piirteitä. Monesti esimerkiksi satelliittikuvan äärellä karttapalveluissa ei tule ajatelleeksi, kuinka erikoista loppujen lopuksi on, että voimme katsella omalla ruudullamme avaruudesta otettua hyvälaatuista kuvaa.

Maata kiertävät kaukokartoitussatelliitit ovat satojen kilometrien korkeudessa ja kulkevat siellä huimaa nopeutta suhteessa maanpintaan. Tältä korkeudelta ja näissä nopeuksissa satelliitin tulisi kyetä tietämään mihin havaintoinstrumentti osoittaa. Kuulostaa ehkä yksinkertaiselta, mutta jotta se tiedetään, täytyy satelliitin oma asento ja paikka tietää tarkasti.

Kuva pitää myös saada maanpinnalle. Satelliitit siirtävät havaintonsa Maahan kommunikoimalla maa-asemien kanssa. Tämä tapahtuu silloin, kun satelliitin kiertorata kulkee maa-aseman yli.  Maa-asemia on erilaisia, kuten vaikkapa Sodankylässä sijaitseva kansallinen satelliittidatakeskus, jota operoi Ilmatieteenlaitos. Antennit ovat valtavia ja ne kommunikoivat esimerkiksi Euroopan Avaruusjärjestön (ESA) suurten ja kalliiden satelliittien kanssa. Aalto-yliopistolla on Otaniemessä oma pienempi maa-asema, jolla kommunikoidaan heidän piensatelliittiensa kanssa. Vaasan yliopistolla on rakenteilla oma vastaava maa-asema.

Kuvien korjaukset

Kun satelliittikuva on saatu siirrettyä maanpinnalle, sitä pystytään parantamaan monella tavalla. Näissä korjauksissa kuvaa kohdennetaan ja tiedossa olevia instrumentista tai ilmakehän ilmiöistä johtuvia vääristymiä poistetaan. Kun otetaan ajallisesti pitkä sarja kuvia samasta kohteesta, niissä voi olla esimerkiksi kohdennusvirheitä. Nämä ovat yleensä hyvin pieniä, mutta käyttötarkoituksesta riippuen niillä voi olla merkitystä.

Yksi tapa poistaa kohdennusvirheitä aikasarjassa, tai esimerkiksi yhdistää eri satelliittien kuvia, on visuaalinen kohdentaminen. Sitä voidaan tehdä monella eri tapaa. Perinteinen lähestymistapa on etsiä erilaisilla menetelmillä selkeästi erottuvia piirteitä kuvissa. Nämä erityispiirteet, vaikkapa jokin selkeästi erottuva reuna tai risteys, taas voidaan kuvata matemaattisesti. Matemaattisen kuvauksen avulla voidaan tarkistaa, onko kahdessa kuvassa havaittu piirre sama, vaikka kuvakulma olisi muuttunut. Kahdesta kuvasta löydettyjä samoja piirteitä voidaan sitten käyttää kuvien parempaan kohdentamiseen.

Satelliitin havainnosta omalla ruudulla näkyvään kuvaan on siis pitkä matka. Tämä on vain yksi esimerkki tekniikan aidoista arjen ihmeistä, joiden yksityiskohtia emme osaa enää pysähtyä arvostamaan. Paikannus puhelimessa? Tietokoneet ja tietoverkot? Modernin auton järjestelmät? Ehkäpä arkiympäristömme on niin monimutkainen, ettemme pysty sitä enää yksityiskohtaisesti ymmärtämään.

Paikallinen satelliitti

KvarkenSat-satelliitin suunnittelu on edennyt hienosti Heidi Kuusniemen vetämässä EU-rahoitteisessa hankkeessa. Päävastuun satelliitin suunnittelusta ja rakentamisesta kantavat Luulajan teknillinen yliopisto ja Aalto-yliopisto. Mukana hankkeessa ovat Vaasan alueen kaikki korkeakoulut sekä muutamia kumppaneita Ruotsista.

Lähikuukausien aikana julkaistaan kutkuttavia yksityiskohtia alueemme ensimmäisestä omasta satelliitista. Laukaisun jälkeen tätä piensatelliittia tulee operoimaan Vaasan yliopisto – eikä se jää yliopiston viimeiseksi satelliitiksi.

Antti Kinnunen
Projektitutkija
Vaasan yliopisto

Puheenvuoro on julkaistu Ilkka-Pohjalaisessa 18.10.2021.