Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi
1. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
1/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Współczesne satelitarne systemy
obserwacyjne w badaniu
i zrozumieniu Ziemi
Janusz Bogusz
Wydział Inżynierii Lądowej i Geodezji
Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
janusz.bogusz@wat.edu.pl
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
2. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
2/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
4 października 1957 r. o godz. 18:28 GMT z kosmodromu
Bajkonur rakieta R-7 typu „Wostok” wyniosła na orbitę Sputnik 1
– pierwszego sztucznego satelitę Ziemi.
średnica: 58 cm,
masa: 83 kg,
wyposażenie: dwa nadajniki radiowe.
Poruszał się 21 dni po orbicie odległej
o ok. 250 km od powierzchni Ziemi.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
3. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
3/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
31 stycznia 1958 r. – rakieta JUPITER C wynosi na orbitę
pierwszego amerykańskiego satelitę EXPLORER 1.
1960 r.: TIROS 1 – pierwszy satelita meteorologiczny – pierwsze
w historii zdjęcie Ziemi widzianej z kosmosu (USA);
TRANSIT 1B – pierwszy satelita nawigacyjny (USA);
ECHO 1 – pierwszy satelita telekomunikacyjny (USA);
…
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
4. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
4/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Perspektywa
spojrzenia na
Ziemię z oddali
daje
nieograniczone
możliwości…
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
5. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
5/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Ziemia –
Księżyc –
Słońce –
s
km
vI 91.7=
s
km
vI 68.1=
s
km
vI 74.436=
Pierwsza prędkość kosmiczna:
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
6. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
6/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
7. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
7/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Prędkości SSZ:
niskie (450 km)
średnie (GPS – 20 200 km)
geostacjonarne (35 786 km)
wysokie (40 000 km)
s
km
v 64.7=
s
km
v 87.3=
s
km
v 07.3=
s
km
v 93.2=
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
8. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
8/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
Podział orbit SSZ:
9. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
9/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Podział orbit SSZ:
• orbita geostacjonarna;
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
10. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
10/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
Podział orbit SSZ:
• orbita geostacjonarna;
• orbita biegunowa;
11. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
11/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
Podział orbit SSZ:
• orbita geostacjonarna;
• orbita biegunowa;
• orbita nachylona.
12. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
12/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Podział SSZ ze względu na odległość od powierzchni Ziemi:
• niskie (LEO – Low Earth Orbit);
• średnie (MEO – Medium Earth Orbit);
• geostacjonarne (GEO – geostationary);
• wysokie (HEO – High Earth Orbit).
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
13. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
13/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
Podział SSZ ze względu na odległość od powierzchni Ziemi:
14. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
14/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Podział SSZ ze względu na własności:
• geosynchroniczne;
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
15. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
15/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Podział SSZ ze względu na własności:
• geosynchroniczne;
• heliosynchroniczne;
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
16. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
16/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Podział SSZ ze względu na własności:
• geosynchroniczne;
• heliosynchroniczne;
• utrzymujące satelitę
w wybranym punkcie
przestrzeni
(punkty Lagrange’a).
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
17. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
17/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Podział SSZ ze względu na masę:
• femtosatelity (<0.1 kg);
• pikosatelity (0.1-1 kg);
• nanosatelity (1-10 kg);
PW-SAT (2012), Lem (2013), Heweliusz(2014)
• mikrosatelity (10-100 kg);
• minisatelity (100-500 kg);
• średnie satelity (500-1000 kg);
• duże satelity (>1000 kg).
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
18. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
18/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Podział SSZ ze względu na zastosowania:
• telekomunikacyjne (1962 r.): otrzymują sygnał ze stacji
naziemnej i wysyłają z powrotem na Ziemię (bierny) lub
wzmacniają i wysyłają (czynny).
3 dobrze umieszczone satelity mogą objąć obszar całej kuli
ziemskiej.
Prawie wszystkie satelity telekomunikacyjne krążą po orbicie
geostacjonarnej.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
19. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
19/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Podział SSZ ze względu na zastosowania:
• meteorologiczne (1960 r.): uzyskane informacje dotyczą
rozkładu temperatur i wilgotności w przekroju pionowym
i poziomym, a także rozkładu zachmurzenia, pomagając
dokładniej sporządzić prognozę pogody.
Satelity meteorologiczne krążą po orbitach biegunowych
i geostacjonarnej.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
20. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
20/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Podział SSZ ze względu na zastosowania:
• nawigacyjne (1959 r.): satelita nawigacyjny emituje sygnały
radiowe, których odbiór oraz przetwarzanie pozwalają na
pomiar pozycji, kursu, prędkości ruchu odbiornika, czasu oraz
określanie innych danych nawigacyjnych.
Satelity nawigacyjne krążą po orbitach nachylonych
o inklinacji ok. 55°.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
21. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
21/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Podział SSZ ze względu na zastosowania:
• obserwacyjne (1960 r.): satelity wykonujące zdjęcia
powierzchni Ziemi w pasmach: optycznym, radarowym
lub podczerwonym i wywiadowcze: służą głównie do
obserwowania obiektów znajdujących się Ziemi
i przechwytywania sygnałów z Ziemi w celach wojskowych
i wywiadowczych.
Satelity krążą po orbitach okołobiegunowych.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
22. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
22/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Podział SSZ ze względu na zastosowania:
• badawcze:
o astronomiczne,
o biologiczne,
o geofizyczne,
o geodezyjne,
o …
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
23. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
23/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Sektor kosmiczny to jedna z najnowocześniejszych i najbardziej
zaawansowanych technologicznie gałęzi przemysłu.
Sektor kosmiczny można podzielić na cztery segmenty:
• związany z produkcją rakiet nośnych,
• opierający się na dostarczaniu infrastruktury kosmicznej do
celów naukowych,
• infrastrukturę naziemną związaną z monitoringiem satelitów,
• produkcję i obsługę systemów satelitarnych
plus cały wachlarz potencjalnych zastosowań produktów misji
satelitarnych.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
24. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
24/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Index of Objects Launched into Outer Space (United Nations
Office for Outer Space Affairs (UNOOSA), marzec 2017 r.):
4 445 orbitujących satelitów.
http://www.unoosa.org
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
25. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
25/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Techniki obserwacji Ziemi umożliwiają uzyskiwanie zwięzłych
i powtarzających się informacji na temat każdego
z obszarów geograficznych oraz wszystkich obiektów sztucznych
i naturalnych, jakie się tam znajdują.
The Earth observation handbook (marzec 2017 r.):
137 – „currently being flow”;
86 – „approved” (do 2026);
73 – „planned” (do 2024);
27 – „considered” (do 2030). http://www.eohandbook.com/
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
26. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
26/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Mnogość sztucznych satelitów Ziemi wymusiła integrowanie
(połączenie danych części w całość) pojedynczych obiektów
w systemy obserwacyjne, czyli układ elementów powiązanych
ze sobą w określony sposób i tworzących pewną całość.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
27. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
27/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
28. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
28/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
GEOSS (Global Earth Observation System of Systems) Globalny
System Systemów Obserwacji Ziemi powstał na III Szczycie
Obserwacji Ziemi w Brukseli 16 lutego 2005 roku, kiedy to 61
państw przyjęło 10-letni plan wdrożenia w życie.
Projekt ten, wspierany przez niemal 40 organizacji
międzynarodowych, ma skoordynować i zharmonizować pracę
ok. 100 tys. urządzeń pomiarowych rozmieszczonych na lądzie,
bojach, statkach, dnach oceanów, a także satelitów
obserwujących Ziemię z kosmosu.
http://www.earthobservations.org/geoss.php
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
29. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
29/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Idea GEOSS nie polega na stworzeniu jednego, monolitycznego,
centralnie sterowanego systemu, lecz na poprawieniu dostępu do
danych przez koordynowanie już prowadzonych działań
(np. poprzez ograniczenie powielania takich samych obserwacji,
wskazywanie nieciągłości lub braku obserwacji oraz przez
inicjowanie nowych obserwacji).
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
30. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
30/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Umożliwia on:
• zapobieganie skutkom kataklizmów;
• usprawnienie monitorowania zmian klimatu, a także
dokładniejsze prognozowanie pogody;
• przewidywanie wpływu środowiska na zdrowie człowieka;
• walkę z chorobami zakaźnymi poprzez stworzenie mapy
siedlisk bakterii i ostrzeganie społeczności zagrożonych
epidemią;
• ochronę i zarządzanie zasobami wody oraz energii;
• monitoring i ochronę ekosystemów;
• wspomaganie rolnictwa i zapobieganie pustynnieniu…
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
31. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
31/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Umożliwia on:
badanie systemu przyrodniczego Ziemi (i jego dynamiki), który
tworzą elementy zwane geosferami:
• magnetosfera (powłoka pola magnetycznego),
• litosfera, astenosfera, mezosfera i batysfera (wnętrze Ziemi),
• atmosfera (powłoka gazowa),
• hydrosfera (powłoka wodna),
• kriosfera (powłoka lodowa),
• pedosfera (powłoka glebowa),
• biosfera (sfera życia),
• antroposfera (sfera życia i działalności człowieka).
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
32. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
32/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Magnetosfera:
Pole magnetyczne występujące naturalnie wewnątrz
i wokół Ziemi wywołane ruchami ciała ciekłego,
przewodzącego
materiału jądra
ziemskiego
w polu
elektromagnetycznym
przestrzeni
okołoziemskiej
(ziemskie dynamo).
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
33. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
33/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Magnetosfera:
Pole magnetyczne występujące naturalnie wewnątrz
i wokół Ziemi wywołane ruchami ciała ciekłego,
przewodzącego
materiału jądra
ziemskiego
w polu
elektromagnetycznym
przestrzeni
okołoziemskiej
(ziemskie dynamo).
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
34. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
34/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Magnetosfera:
misja SWARM (2013 r.), badanie:
• dynamiki jądra ziemskiego,
ziemskiego dynama oraz
interakcji na granicy
jądro-płaszcz;
• namagnesowania litosfery
i jego geologicznej interpretacji;
• przewodnictwa elektrycznego
3D płaszcza ziemskiego;
• prądów magnetycznych w magnetosferze i jonosferze.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
35. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
35/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Magnetosfera:
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
36. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
36/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Litosfera:
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
37. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
37/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
Litosfera:
zewnętrzna
sztywna powłoka
Ziemi obejmująca
skorupę ziemską
i warstwę
perydotytową
zaliczaną do
górnej części
płaszcza
ziemskiego.
38. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
38/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Litosfera:
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
39. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
39/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Litosfera:
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
40. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
40/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Nawigacyjne systemy satelitarne:
• 1842 – Christian Doppler odkrywa zjawisko zmiany
częstotliwości rejestrowanej fali dźwiękowej w zależności od
tego, czy źródło oddala się czy przybliża (efekt Dopplera).
• 1934 – Robert Watson-Watt przeprowadza pierwsze próby
z radarem na falach krótkich.
• 1935 – pierwsza stacja radarowa Orford Ness (Anglia).
• 1940 – w MIT (Massachusetts Institute of Technology, USA)
rozpoczynają się prace nad systemem nawigacji dalekiego
zasięgu LORAN (Long Range Navigation).
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
41. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
41/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Nawigacyjne systemy satelitarne:
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
42. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
42/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Nawigacyjne systemy satelitarne:
Są to systemy stadiometryczne,
czyli pozycja jest wyznaczana
w punkcie przecięcia czterech sfer
o promieniach obliczonych na
podstawie czasu propagacji
sygnału i środkach znanych
z depesz nawigacyjnych
wysyłanych przez satelity.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
43. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
43/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Nawigacyjne systemy satelitarne:
• GPS – 31 satelitów operacyjnych, osiągnięta konstelacja docelowa,
orbita 20 183 km;
• GLONASS – 24 satelity operacyjne, orbita 19 100 km;
• Galileo – 11 satelitów operacyjnych, docelowo 27 operacyjnych + 3 zapasowe,
orbita 23 616 km;
• BDS (Beidou Navigation Satellite System) – 15 satelitów operacyjnych, docelowo
(do 2020 r.) ma ich być 35, orbita 21 500 km (35 786 km – geostacjonarne);
• QZZS (Quasi-Zenith Satellite System) – regionalny system japoński składający
się z trzech (docelowo z czterech) satelitów;
• IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System) – docelowa konstelacja to
24 satelity na wysokości ok. 24 000 km + 3 satelity geostacjonarne
i 4 geosynchroniczne.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
44. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
44/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Nawigacyjne systemy satelitarne:
Warunki konieczne do obliczenia pozycji w odbiorniku:
• odebranie sygnałów z odpowiedniej liczby satelitów;
• identyfikacja każdego satelity;
• określenie położenia satelitów w chwili nadania sygnału;
• pomiar czasu przebiegu sygnałów od satelity do odbiornika;
• obliczenie odległości odbiornika do każdego satelity
(pseudoodległość);
• rozwiązanie równań pozycji (trilateracja lub przestrzenne wcięcie
wstecz).
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
45. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
45/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Nawigacyjne systemy satelitarne:
Techniki pomiarowe:
• dokładności nawigacyjne, np. SPP (Single Point Positioning) –
kilkanaście do kilkudziesięciu metrów;
• dokładności geodezyjne, np. DD (Double Difference) –
kilkanaście do kilkudziesięciu milimetrów.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
46. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
46/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Litosfera:
Alfred Wegener – „Entste-
hung der Kontinente
und Ozeane”
(„Pochodzenie konty-
nentów i oceanów”):
(1915, 1920, 1922, 1929).
W 1928 r. American
Association of Petroleum
Geologists uznaje ją jako
oficjalną teorię
geodynamiczną.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
47. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
47/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Litosfera: ITRF2014, styczeń 2016 r.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
48. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
48/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Litosfera: ITRF2014, styczeń 2016 r.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
49. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
49/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Litosfera:
Trzęsienia ziemi – drgania
skorupy ziemskiej wywołane
rozchodzeniem się w niej fal
sprężystych (sejsmicznych).
Wśród nich około 90% to
trzęsienia pochodzenia
tektonicznego, których
przyczyną jest gwałtowne
przemieszczanie się mas
skalnych w skorupie i płaszczu ziemskim.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
50. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
50/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Litosfera:
Maksymalne
odnotowane na
Ziemi trzęsienia
(skala magnitudowa)
wg. NEIC (National
Earthquake
Information Centre):
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
51. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
51/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Litosfera:
Maksymalne
odnotowane na
Ziemi trzęsienia
(skala magnitudowa)
wg. ISC (International
Seismological Centre)
(ML>8, 1960-2017,
171 trzęsień):
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
52. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
52/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Litosfera:
Trzęsienie
Ziemi
Tohoku-Oki
w Japonii
(11.03.2011):
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
53. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
53/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Litosfera:
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
54. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
54/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Litosfera:
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
55. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
55/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Litosfera:
Tsunami Warning System (TWS) –
system detekcji fal tsunami.
Oparty jest na bojach typu DART
(Deep-ocean Assessment and
Reporting of Tsunamis), systemie
pozycjonowania GPS oraz
satelitarnym systemie łączności
Iridium.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
56. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
56/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Litosfera:
Misja GOCE
(granica MOHO,
marzec 2012):
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
57. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
57/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Atmosfera:
Badania meteorologiczne i klimatologiczne:
• dane o aktualnym stanie pogody panującej na kuli ziemskiej (uzyskiwane
również w nocy dzięki obserwacjom w podczerwieni),
• pomiary pionowych i poziomych profili temperatury i wilgotności
atmosfery,
• obrazowanie stref opadowych i burzowych,
• przewidywanie tworzenia się cyklonów w obszarach tropikalnych oraz
śledzenie ich ewolucji i ruchu,
• określanie kierunków i prędkości wiatrów,
• badanie zmian składu chemicznego atmosfery,
• pomiary składowych bilansu radiacyjnego.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
58. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
58/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Atmosfera:
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
59. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
59/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Atmosfera:
Huragan Matthew
październik 2016,
huragan atlantycki
kategorii 5. w skali
Saffira-Simpsona.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
60. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
60/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Atmosfera:
Badanie zawartości swobodnych
elektronów w jonosferze
i pary wodnej w troposferze.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
61. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
61/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Atmosfera:
Opóźnienie
jonosferyczne
(system GPS).
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
62. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
62/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Hydrosfera:
Poziom mórz
i oceanów,
misja
TOPEX/
Poseidon.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
63. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
63/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Hydrosfera:
Woda zawarta
w kontynentach,
misja GRACE.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
64. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
64/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Kriosfera:
Najnowszy (marzec 2017 r.)
trójwymiarowy model
pokrywy lodowej wokół
bieguna południowego –
efekt misji Cryosat-2
(250 mln pomiarów
wykonanych w latach
2010-2016).
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
65. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
65/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Pole grawitacyjne Ziemi:
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
66. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
66/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Europejska Agencja Kosmiczna (European Space Agency, ESA)
Międzynarodowa organizacja krajów europejskich, której celem
jest eksploracja i wykorzystanie przestrzeni kosmicznej.
Siedziba organizacji znajduje się w Paryżu. Agencja powstała
w 1975 r. z połączenia jej poprzedniczek – Europejskiej
Organizacji Badań Kosmicznych (ESRO) i Europejskiej Organizacji
Rozwoju Rakiet Nośnych (ELDO).
Polska przystąpiła do ESA 13 września 2012 roku.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
67. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
67/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Galileo
Europejski system nawigacyjny, pierwszy satelita wystrzelony
28.12.2005 r., 12.03.2013 r. po raz pierwszy udało się wyznaczyć
pozycję, pełną operacyjność osiągnął 15.12.2016 r.
Docelowo zapewniać będzie 5 typów serwisów:
1. OS (Open Service);
2. SoL (Safety of Life Service);
3. CS (Commercial Service);
4. PRS (Public Regulated Service);
5. SRS (Search and Rescue Service).
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
68. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
68/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Galileo
1. OS (Open Service) – serwis otwarty:
darmowy serwis przeznaczony do wyznaczania współrzędnych
horyzontalnych z dokładnością do 4 m w poziomie i do 8 m w
pionie. Będzie to również zależne od rodzaju odbiornika
(jednoczęstotliwościowe, dwuczęstotliwościowe i
trzyczęstotliwościowe).
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
69. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
69/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Galileo
2. SoL (Safety of Life Service) – serwis bezpieczeństwa życia:
jego zadaniem będzie rozszerzenie serwisu otwartego
o ostrzeżenia o utracie integralności danych. Użytkownik
w czasie kilku sekund zostanie powiadomiony o spadku
dokładności wyznaczanej pozycji, co ma szczególne znaczenie
np. w lotnictwie, transporcie morskim itd.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
70. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
70/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Galileo
3. CS (Commercial Service) – serwis komercyjny:
Serwis płatny, który będzie oferował większą dokładność niż
serwis otwarty (do 0.8 m w poziomie i do 1 m w pionie) oraz
umożliwi przesyłanie wiadomości od stacji naziemnych do
użytkowników.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
71. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
71/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Galileo
4. PRS (Public Regulated Service) – serwis regulowany
publicznie:
będzie przeznaczony dla wybranych użytkowników
wymagających bardzo wysokiej dokładności i wiarygodności
danych. Poza danymi niezbędnymi do określenia pozycji i
czasu będzie dostarczał wiadomości związane z
bezpieczeństwem narodowym, dotyczące transportu,
telekomunikacji i energetyki itd.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
72. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
72/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Galileo
5. SRS (Search and Rescue Service) – serwis poszukiwania i
ratowania:
umożliwi odebranie sygnału wzywania pomocy wraz z pozycją
pławy ratunkowej i przekazanie go do służb ratowniczych.
Będzie zintegrowany z funkcjonującym już systemem
ratownictwa morskiego i lotniczego Cospas-Sarsat.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
73. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
73/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Copernicus:
Najważniejszy program badania Ziemi z kosmosu.
• Sentinel-2b (wystrzelony 7.03.2017 r.) – zobrazowania Ziemi
w 13 zakresach światła;
• Sentinel-3 – obserwacje poziomu oceanu i temperatury
powierzchni Ziemi;
• Sentinel-4 i 5 – badanie atmosfery;
• Sentinel-6 – radarowe badanie poziomu oceanu.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
74. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
74/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
W latach 2007-2013 Unia Europejska przeznaczyła na budowę
systemu nawigacji satelitarnej Galileo i obserwacji Ziemi
Copernicus 4.9 mld euro. Natomiast do 2020 r. nakłady na
działalność kosmiczną wzrosną do 15.5 mld euro.
Roczne obroty sektora kosmicznego na świecie to ok. 300 mld
dolarów przy stopie zwrotu aż 1:80 (szacowany ogólny wpływ
ekonomiczny systemu Galileo szacuje się na 90 mld euro w ciągu
najbliższych 20 lat).
Przemysł kosmiczny jest w tej chwili najbardziej innowacyjnym
sektorem gospodarki światowej z uwagi na swoją inter-
i multidyscyplinarność.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWANIE
75. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
75/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
Potencjalne możliwości zastosowania SSZ już dawno wykroczyły
poza naukę. W dniu dzisiejszym mogą to być między innymi:
• informacje o istotnych wydarzeniach w czasie rzeczywistym,
np. korkach czy wypadkach;
• aplikacje, które pomogą w przeprowadzaniu operacji
ratunkowych;
• programy wspomagające: poruszanie się osób
niepełnosprawnych, informujące o pogodzie oraz rozkładach
jazdy komunikacji publicznej, podpowiadające, gdzie znajdują
się wolne miejsca parkingowe, społecznościowe oraz
informujące o pobliskich restauracjach, teatrach czy hotelach...
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWA NIE
76. Techniczny Uniwersytet Otwarty AGH
Kraków, 1.04.2017
76/75J. Bogusz – „Współczesne satelitarne systemy obserwacyjne w badaniu i zrozumieniu Ziemi”
…na obszarze
3.7 hektara
w polu kukurydzy
niemiecki rolnik
wykorzystując
system GPS
wykosił ogromną
świnkę.
DZIĘKUJĘ ZA
UWAGĘ.
SSZ
PODZIAŁ
SYSTEMY
BADANIA
ESA
PODSUMOWA NIE
