Toen de Amerikaanse astronaut Alfred Worden, die de piloot van de commandomodule was voor de Apollo 15-maanmissie in 1971, werd gevraagd wat hij op dat moment voelde, antwoordde hij:"Nu weet ik waarom ik hier ben. Niet om de maan van dichterbij te bekijken, maar om terug te kijken naar ons huis, de aarde."

Die woorden hebben een interessante parallel met het werk dat tegenwoordig wordt uitgevoerd, terwijl wetenschappers naar de maan kijken om een ​​nauwkeurig begrip te krijgen van het weer en het klimaat op aarde.

Behoefte aan nauwkeurigheid

EUMETSAT exploiteert een vloot van meteorologische en klimaatmonitoringssatellieten en -processen en verspreidt gegevens en producten van de instrumenten die zij bij zich dragen aan gebruikers zoals de nationale meteorologische diensten van haar lidstaten, onderzoekers en gebruikers van het vlaggenschipmilieuprogramma van de EU, Copernicus.

Deze gebruikers hebben zeer nauwkeurige gegevens nodig.

EUMETSAT Remote Sensing-wetenschapper die verantwoordelijk is voor de kalibratie van zichtbare en nabij-infraroodbanden Dr. Sébastien Wagner zei dat, in het geval van monitoring en detectie van de tekenen van klimaatverandering, kleine radiometrische signalen kunnen grote beleidsimplicaties hebben. Voor dit doeleinde, het is van cruciaal belang dat de instrumenten van satellieten met hoge nauwkeurigheid worden gekalibreerd - idealiter binnen enkele tienden van een procent.

Naarmate de instrumenten aan boord van satellieten in de loop van de tijd verslechteren, echte veranderingen op het aardoppervlak moeten worden onderscheiden van veranderingen in de reactie van een sensor, zei Wagner.

Waarom de maan als kalibratiedoel gebruiken?

Kenmerken zoals het gebrek aan atmosfeer van de maan en de stabiliteit van het maanoppervlak geven het een aantal voordelen ten opzichte van het gebruik van locaties op aarde om instrumenten in de ruimte te kalibreren.

"De maan is een doel dat extreem stabiel is en waarvan je de verlichting echt kunt voorspellen, "Zei Wagner. "Je kunt het signaal dat van de maan komt modelleren en dat geeft je de mogelijkheid om te volgen hoe je instrumenten in de loop van de tijd achteruitgaan."

De veranderingen in helderheid van de maan zijn periodiek en voorspelbaar, en het kan ook vanuit elke baan om de aarde worden waargenomen, hoewel sommige manoeuvres nodig kunnen zijn van satellieten in een lage baan om de aarde.

Echter, om de maan als kalibratiedoel te gebruiken, er is een model nodig om de helderheid ervan te voorspellen onder alle waarnemingscondities.

De referentie voor maankalibratie

Om een ​​dergelijk model te ontwikkelen, continue observaties van de maancyclus, onder duidelijke observatieomstandigheden, en het vermogen om de kalibratie van de telescopen die de waarnemingen doen op tijd te controleren, zijn noodzakelijk.

De United States Geological Survey (USGS) heeft het Robotic Lunar Observatory ontwikkeld om NASA's aardobservatiemissies te ondersteunen, met behulp van twee telescopen met in totaal 32 spectrale banden over een periode van ongeveer acht jaar. Dit USGS ROLO-model is de huidige standaard voor maankalibratie.

Het is een internationale inspanning geweest om nog een stap voorwaarts te zetten in de richting van het gebruik van een gemeenschappelijke en overeengekomen referentie voor maankalibratie op basis van het USGS ROLO-model.

In december 2014, EUMETSAT organiseerde een workshop met 14 agentschappen uit Europa, Amerika en Azië om te werken aan een gemeenschappelijke implementatie van het model (de zogenaamde GSICS Implementatie van het ROLO-model, of GIRO), expertise delen, een gevalideerde en traceerbare versie van het model te verstrekken en, Voor de eerste keer, een referentiedataset genereren voor validatie en vergelijkingen, de Global Space-Based Inter-Calibration System (GSICS) Lunar Observation Dataset (GLOD).

Gegevens van minimaal 30 instrumenten uit Europese, Voor de dataset zijn Amerikaanse en Aziatische satellieten geleverd. Deze omvatten beeldmakers, zoals EUMETSAT's Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager (SEVIRI), die gegevens levert die cruciaal zijn voor modellen die nu zware weersomstandigheden uitzenden, en instrumenten die de kleur van de oceaan en aerosolen meten, onder andere.

Hoewel EUMETSAT een belangrijke rol heeft gespeeld in het project, het in beweging houden en het ontwikkelen van de bronsoftwarecode voor de GIRO en het verzamelen van de datasets voor de GLOD, het werk is echt een internationale teaminspanning geweest, zei Wagner.

Samen, zij hebben de GIRO ontwikkeld, een overeengekomen internationale referentie voor maankalibratie, herleidbaar tot het USGS ROLO-model.

De voordelen in de praktijk

Wagner zei dat een van de belangrijkste voordelen van deze internationale aanpak het delen van gegevens en het begrijpen van de problemen met betrekking tot maankalibratie is. Met alle partners die een overeengekomen referentie hebben, het niveau van onzekerheid met betrekking tot gegevens kan worden teruggebracht tot zeer lage niveaus.

In maart 2017, een belangrijke mijlpaal in het project werd bereikt toen EUMETSAT de broncode van de GIRO en de GLOD beschikbaar stelde aan haar internationale partners.

Analyse van de resulterende observatiedatasets zal worden gebruikt om het maanbestralingsmodel te verbeteren. Dit zal worden besproken tijdens een vervolgworkshop in Xi'an, China in november 2017, die gericht is op het aanpakken van de steeds moeilijker wordende kalibratiebehoeften voor de volgende generatie satellietinstrumenten.