Satellit skal overvåge klimaforandringer i polarområderne
Nedsmeltning af polarområderne bliver ofte brugt som argument i debatten om den globale opvarmning, men både klimamodeller og isdata er endnu meget usikre. Det skal den europæiske forskningssatellit Cryosat fra ESA være med til at råde bod på, når den bliver opsendt næste forår med en ombygget SS-19 raket fra en base i Plesetsk, Rusland.
Cryosat vil gennem tre år systematisk måle variationer i tykkelsen på indlandsisen og havisen. Derved bliver det for eksempel muligt at fastslå, hvor meget havisen rager op over havoverfladen, og bestemme isens tykkelse. Satellitten afgiver 320 Gbit rå data hver dag, hvor man hidtil kun har haft tidsmæssigt og geografisk sporadiske målinger fra ekspeditioner, skibe og fly. De enorme mængder data skal bruges til at efterprøve og forbedre de modeller, som man har opstillet for isens tykkelse som følge af stigende temperaturer.
Danske forskere har sammen med engelske og tyske kollegaer været meget aktive i forarbejdet til satellitten, der har stor betydning for Grønland på grund af afsmeltningen af indlandsis og det formindskede isdække i polarhavet. Cryosat måler isdækket ved hjælp af en Ku-bånds radar med en bølgelængde på 2,2 centimeter, og resultaterne vil blive sammenholdt med tilsvarende laserhøjdemålinger fra den amerikanske Nasa-satellit Icesat, der blev opsendt i 2002.
I modsætning til laseren på Icesat, der udelukkende måler afstanden til sneoverfladen, trænger mikrobølger fra radar ned gennem sne, indlandsis og havis. Det betyder mulighed for at måle havisens tykkelse direkte, men der er foreløbig en del usikkerhed om indtrængningsdybden for mikrobølger i sne. Indtrængningsdybden er nemlig en funktion af de fysiske egenskaber og sammensætningen af de øverste lag af sne og is, og varierer med årstiden.
Esa og EU har allerede finansieret en lang række flyvninger over Grønland og Ishavet med både radar og laserhøjdemåler. Det sker for at kunne samtolke data fra de to satellitter, og dermed bestemme istykkelsen så nøjagtigt som muligt.
Ingen bevægelige dele
Bortset fra de små raketmotorer, der ved hjælp af 36 kilogram brændstof skal holde den 711 kilogram tunge og fire meter lange satellit på plads i kredsløbet, indeholder Cryosat ingen bevægelige dele. Det gør den mekaniske konstruktion meget enkel, men giver ringere udnyttelse af solpanelernes overfladeareal – og det stiller store krav til den mekaniske stabilitet på grund af ensidige varmepåvirkninger af strukturen.
Netop den mekaniske stabilitet er af meget stor betydning, da målingen af højder vinkelret på Cryosats bane afhænger af geometrien mellem satellittens to radarantenner og overfladen 717 kilometer nede. Derfor kan selv små termiske vridninger af satellittens stel gøre, at de sideværts målinger ved hjælp af interferometri mellem signalerne fra de to antenner bliver ubrugelige.
Den termiske stabilitet påvirker ikke måling af højder lodret under satellitten i selve baneretningen. Her udnytter man i stedet satellittens bevægelse, som giver henholdsvis negative og positive doppler-frekvensskift fra overfladen bagved og foran satellitten, til at danne en »syntetisk apertur« svarende til en langt større antenne end de fysiske. Opløsningen i baneretningen på 250 meter bliver derfor væsentlig bedre, end det ellers ville være muligt.
Ud over radarsystemet består Cryosats nyttelast af tre systemer til måling af satellittens position og vinkel i rummet (herunder grundlinjen mellem de de to radarantenner), der er baseret på henholdsvis laserrefleksion, dopplerskift fra radiofyr og et stjernekamera med en teknologi, der i sin tid er udviklet på Ørsted-DTU af lektor John Leif Jørgensen.
Det er først og fremmest den danske forsker Rene Forsberg fra Kort & Matrikelstyrelsen, der har stået fadder til de danske bidrag til Cryosat, hvor også forskere fra Geus (Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelse), DMI, Niels Bohr Institutet, en gruppe på Ørsted-DTU med blandt andre lektor Leif Toudal Pedersen og Asiaq (Greenland Survey) har været meget aktive.
Hvis de værste pessimister har ret, haster det med resultaterne fra den europæiske satellit. Fortsætter den nuværende indskrænkning af isdækket, vil Ishavet om 50 år ikke længere kunne leve op til sit navn i sommerhalvåret.
