Vähän isompi kosteusanturi

Tammikuun lopulla avaruuteen nostettava NASAn Soil Moisture Active Passive (SMAP) satelliitti-instrumentti mittaa Maapallon maaperässä olevaa kosteutta aiempaa paremmalla tarkkuudella ja resoluutiolla.

Satelliittijärjestelmän kolme pääosaa ovat tutka, radiometri ja suurin pyörivä antennipeili, mitä koskaan on otettu käyttöön avaruudessa. Halkaisijaltaan kuusi metrinen verkkorakenteinen peili pakataan kuljetuksen aikana 30 x 120 senttimetrin tilaan

Jotta mittaukset kattaisivat maapallon vähintään joka kolmas päivä antenni pyörähtää lassomaisesti noin 14 kierrosta minuutissa ja tekee maapallon pinnalla noin 1000 kilometrin kokoisen pyörähdyksen noin 40 kilometrisellä mittauskeilalla.

SMAP:n tutka lähettää antennipeilin kautta mikroaaltoja kohti Maata ja vastaanottaa takaisin siroavia signaaleja. Mikroaallot tunkeutuvat maaperään noin viiden senttimetrin verran ja muutokset palaavien mikroaaltojen sähköisissä ominaisuuksissa osoittavat muutoksia maaperän kosteudessa.

Järjestelmän aktiivinen ja passiivinen mittaustapa tuottavat parhaimmat resoluution ja tarkimmat mittaukset, mitä koskaan on tehty maaperän kosteudesta. Synteettisen apertuuritutkan avulla voi tuottaa mittauksia, joiden resoluutio on noin yhdestä kolmeen kilometriin.

SMAP:in käyttämät tutkan 1,26 GHz ja radiometrin 1,41 GHz aallonpituudet ovat varattu tieteelliseen käyttöön. Kuitenkin ongelmana ovat maapallolla käytettävistä lennonjohdon, matkapuhelin ja muista järjestelmistä näille aallonpituuksille leviävät arvaamattomat radiotaajuiset häiriöt.

Perinteinen signaalinkäsittely keskiarvoistaa dataa pitkältä ajalta, jolloin lyhyetkin häiriöt vääristävät tallennusta. NASA:n insinöörit kehittivät tavan siivota datasta pois lyhyitä häiriintyneitä segmenttejä.

Ilmastomittauksissa paljon käytetty radiometri tarjoaa tarkemman kuvan maaperän kosteudesta mutta karkealla noin 40 kilometrin resoluutiolla. Tutka voi tuottaa erittäin korkea resoluution, mutta se on epätarkempi. Näitä yhdistäen saadaan noin 10 kilometrin resoluutio ja hyvä tarkkuus.

Yhdistäen SMAP-havaintoja muuhun saatavissa olevaa dataan, kuten esimerkiksi hydrologisiin malleihin, järjestelmä tuottaa myös arvion maan kosteudesta noin metrin syvyyteen asti. Lisäksi voidaan arvioida hiilen vaihtoa atmosfäärin ja maan pinnan välillä.