Seminární práce z DPZ Téma: Vyhledání významných vědeckých počinů v ČR v posledních 10 letech v oblasti DPZ.

Transkript

1 Univerzita Jana Evangelisty Turkyně Fakulta životního prostředí Most Seminární práce z DPZ Téma: Vyhledání významných vědeckých počinů v ČR v posledních 10 letech v oblasti DPZ. Vypracovala : Marie Drašnarová Jaroslava Veisová

2 Obsah MAGION...3 Některé výsledky družic MAGION...4 Cluster II...4 MACEK...5 Satelit MINOSA...5 HXRS...6 Další výzkumy...8 Nový model pro znalostní management v lesnictví založený na integraci principů mobilní ambient inteligence, nových navigačních metod a spojením s družicovými obrazovými daty...9 Ohodnocení umístění různých procesorů na pozorování Země pro technologii GRID...9 Závěr...10 Použitá literatura

3 MAGION K největším úspěchům ČR ve výzkumu v oblasti DPZ patří nesporně kosmický výzkum s řadou vlastních umělých družic. Program českých družic MAGION přispěl k mezinárodnímu výzkumu blízkého okolí Země. Jako první se na oběžnou dráhu dostal již v roce 1978 MAGION 1. Po dalších výzkumech byl v roce 1989 vypuštěn MAGION 2, v roce 1991 MAGION 3. V roce 1995 byl vypuštěn MAGION 4, byl vypuštěn nosnou raketou Molnija 2BL současně s družicí Interpol 1 jako součást programu INTERBALL. MAGION 5 o hmotnosti necelých 69 kg je vybavena vědeckými přístroji pro měření vlastností plazmatu v okolí Země a procesů vyvolávaných ve vnější atmosféře zejména působením Slunce. Hlavní oblasti zkoumané družicemi MAGION jsou nazývány magnetosféra a ionosféra - odtud vznikl také název MAGION. Je to prostředí s výraznou prostorovou strukturou, které je neustále v pohybu, a proto měřením z jedné družice nelze jednoznačně oddělit prostorovou a časovou složku variace jednotlivých měřených parametrů. Právě k tomuto cíli byl program malých družic MAGION navržen. Jejich vysoce funkční přístroje prováděly měření, která přispěla k lepšímu pochopení působení Slunce na zemské klima a šíření vln. Velmi důležité jsou také technologické poznatky a zkušenosti s výrobou a provozem konstrukčních systémů a palubních přístrojů v podmínkách kosmického letu.vedoucím pracovištěm tohoto projektu je Ústav fyziky atmosféry Akademie věd ČR. Družice MAGION 3

4 Některé výsledky družic MAGION 1. Na základě mnohaleté měřicí řady byl vytvořen experimentálně podložený globální model teploty elektronů v ionosféře. Tento model byl přijat jako součást mezinárodního modelu ionosféry "IRI-2000". 2. V historii výzkumu magnetosféry byly poprvé přímo změřeny rychlosti pohybu magnetosférických rozhraní, zejména rázové vlny Země a magnetopauzy. Tyto rychlosti jsou proměnné a dosahují až řádu 100 km/s. Magnetopauza je zvlněná a je trvale v pohybu. Poprvé také byla proměřena oblast "reconnection". 3. V blízkosti magnetopauzy byly zjištěny elektrony vysokých energií a navrženy jejich zdrojové oblasti. 4. V oblasti cuspu byly zjištěny charakteristické emise na dolním hybridním kmitočtu a na kmitočtu elektronové cyklotronové rezonance. 5. Byla zmapována prostorová struktura energetických částic v oblasti cuspu v blízkosti magnetopauzy. 6. Ve vnitřní magnetosféře - plazmasféře byly zjištěny nové typy magnetosféricky odrážených hvizdů, byla zmapována oblast jejich výskytu a navržen mechanismus jejich vzniku. 7. V plazmasféře byly zaregistrovány charakteristické emise plazmových vln přírodního původu a byl ukázán způsob jejich využití pro monitorování dynamiky plazmasféry. Cluster II. Je to evropský projekt na němž se Česká republika podílí. Navazuje na aktivity v programu PRODEX. Je přípravou na chystaný projekt BepiColombo. Pracovníci Ústavu fyziky atmosféry AV ČR pomáhají s vývojem počítačových programů, se zpracováváním dat a jejich následným vyhodnocování. 4

5 MACEK Na počátku tohoto zařízení stojí doktor Ladislav Sehnal, který se celý život zabývá výpočty drah umělých a přirozených kosmických těles. Podnětem k těmto výzkumům byly požadavky vojáků, kteří aby mohli zamířit mezikontinentální rakety na nepřátelské cíle s přesností na několik desítek metrů, potřebovali vědět, jak je hustá atmosféra, kterou bude střela prolétávat - podle toho jí naprogramovali správnou rychlost. Totéž potřebovali znát pro družice navigační, spojové a další. Výzkum tedy začal na Ondřejově. Mikroakcelerometr pro družici měla představovat kulička o průměru 3-4 cm, jejíž pohyb ve velmi těsném obalu by se elektronicky měřil. Vědci se ale nakonec rozhodli pro krychličku, která se dá snáze vyrobit. První mikroakcelerometr vynesla do vesmíru sovětská družice Resurs 1 v roce Po třech týdnech se její vědecká aparatura včetně čs. přístroje vrátila. Dne 16. září, v roce 1996 už byl MACEK na palubě raketoplánu Atlantis, který odstartoval z Mysu Canaveral. Ve vesmíru strávil celkem deset dní, z čehož více než osm dní měřil hodnoty beztíže. Satelit MINOSA Cílem projektu bylo vyvinout malou družici, která by nesla na palubě akcelerometr (MACEK), čímž by bylo zajištěno dostatečně přesné měření působení silových účinků na volně se pohybující družici. Družice MIMOSA byla (spolu s několika dalšími mikrodružicemi) vypuštěna z kosmodromu Pleseck nosnou raketou Rokot dne Pozemní stanice pro projekt MINOSA se nachází v Panské vsi. 5

6 Satelit MINOSA HXRS HXRS (Hard X-Ray Spectrometer), tedy spektrometr tvrdého rentgenového záření, je společným projektem Astronomického ústavu AV ČR a Space Environment Center (NOAA) v Boulderu, USA. Přístroj byl vyvinut a vyroben firmou Space Devices, s. r. o., v Praze na základě zadání z Astronomického ústavu AV ČR a financování projektu bylo zajišťováno téměř výhradně pomocí několika grantů, včetně zahraničních. Experiment HXRS byl vybrán pro let na americkém satelitu MTI (Multispectral Thermal Imager) jako jediný z třiceti kandidátů v rámci konkurzu testovacího programu amerického letectva (U.S. Air Force Test Program). Projekt má dva základní cíle: a) Získat data o tvrdé rentgenové emisi za účelem dalšího studia slunečních erupcí. b) Prověřit možnost včasného varování zainteresovaných agentur před příchodem vysokoenergetických protonů v důsledky protonové erupce. Dosavadní statistické studie ukazují, že analýza tvrdého rentgenového spektra umožňuje identifikaci protonové erupce v okamžiku vyvržení protonového svazku a 6

7 dává tak přibližně 20 minut času pro příslušná opatření před relativně vzácným (několik případů za rok), o to však nebezpečnějším jevem. V současné době je spektrometr stále funkční.data pravidelně docházejí s 12 hodinovým zpožděním do Ondřejova po internetové síti. pohled na práci družice MTI 7

8 Další výzkumy Spektrálně-prostorový přechod od listové do porostové úrovně s užitím spektrálního a směrového přístupu jako podpora pro projekt SPECTRA V roce 2003 byl zahájen český národní projekt CzechCarbo. Hlavní myšlenka projektu CzechCarbo spočívá ve stanovení schopnosti ekosystémů poutat CO 2 (atmosférický uhlík) na území České republiky, a to jak v podmínkách současného klimatu, tak v budoucnu. Proto se v projektu řeší návrhy a opatření v oblasti péče o krajinu, aby byla její schopnost vázat CO 2 účinná, a pokud možno dlouhodobá. V průběhu řešení byl vybrán nejpravděpodobnější klimatický scénář pro Českou republiku. Jsou vyvíjeny a testovány nové experimentální metody pro měření toků CO 2, je zkoumána schopnost smrkových porostů asimilovat (přijímat CO 2 ) v současné (360 ppm) a dvojnásobné koncentraci CO 2 (700 ppm) a jsou rovněž sledovány vlivy na vybrané parametry stromů (např. fyziologické procesy, přírůst biomasy, struktury porostu aj.). Objektem zájmu jsou i luční porosty, mokřady a agro-ekosystémy, ve kterých se rozvíjí unikátní, takzvaná eddy-kovariační síť pro měření uhlíkové bilance. Projekt CzechCarbo je zařazen do mezinárodní sítě výzkumu uhlíkového cyklu, hlavním řešitelem je Ústav systémové biologie a ekologie Akademie věd České republiky. Projekt finančně podporuje Ministerstvo životního prostředí ČR. Tento projekt je založen na metodě obousměrných omezení zahrnující přístup k modelování jak zhora-dolů, tak zdola-nahoru. Č.1 Přístup zdola-nahoru přímo simuluje procesy výměny uhlíku mezi ekosystémem a atmosférou s využitím modelů řady vegetačních fysiologických a biologických procesů, jako fotosyntéza(přístroj k jejímu měření je na obrázku č.2), respirace, transpirace atd. Pro měření toku energie a látek mezi pořízemní vrstvou atmosféry a ekosystémem se může použít např, přístroj Eddy(obrázek č.1) Č.2 Zobrazující spektroskopie se dá využít k parametrizaci těchto modelů pomocí získání biologických a biochemických parametrů z hyperspektrálních dat pořízených leteckými (např. AVIRIS, HyMAP, CASI) nebo kosmickými systémy (MERIS, MODIS, Hyperion), s využitím příslušných modelů radiačního přenosu. 8

9 Nový model pro znalostní management v lesnictví založený na integraci principů mobilní ambient inteligence, nových navigačních metod a spojením s družicovými obrazovými daty Tento projekt usiluje o ustavení nového konceptu Ambient Mobile Intelligence (AMI) pro řízení lesního hospodářství, integrovanou mobilní komunikaci, nové metody navigace (GPS, EGNOS, GALILEO) a integraci prostorové informace včetně družicových obrazů (SPOT, IKONOS, EROS). Project se zaměří na tři specifická témata, která budou řešena: 1 Integrace prostorových dat (integrované družicové obrazy) jako část znalostního lesnického systému na základě standardů a doporučení OGC a na principech sémantického webu. 2 Návrh a zavedení komunikačního a navigačního systému do heterogenní sítě (pozemní Internet, GPRS, WiFi, družice) ve spojení se stávajícími a budoucími navigačními systémy (GPS, EGNOS, GALILEO). 3Pro zlepšení znalostí řízení lesnictví budou využity nové metody získávání dat, modelování a analýzy. Nové technologie podpoří vybudování znalostního lesnického systému (hospodaření v lesnictví, ochrana před lesními požáry). 4 Systém nabídne vlastníkům lesa a plánovacím úřadům nove způsoby sběru dat a jejich analýzy, kdy bude optimálně využito kombinace terénního průzkumu, nových zdrojů informace a analýzy k tomu, aby mohli připravit lesní hospodářský plán efektivněji, rychleji a levněji. Ohodnocení umístění různých procesorů na pozorování Země pro technologii GRID Výpočetní technika GRID je nová a aktivní oblast zaměřená na sdílení zdrojů ve velkém (výpočetní kapacita, uložení a nebo šířka pásma). ESA je zapojena ve vývoji portálu GRID pro služby dálkového průzkumu, včetně datových procesorů a účinného rozhraní se vstupem do systému datového archive ze všech misí MUIS. V tomto projektu se navrhuje pokračovat v této linii a ohodnotit využití různých procesorů pro data dálkového průzkumu v technologii GRID. Možné aplikace navrhované studie jsou následující: 1DINSAR, SAR Diferenční Interferometrie. Hlavním cílem DINSAR je určení malých pohybů zemského povrchu za časové období od několika měsíců do několika let. To znamená zpracovat obrovská množství dat z pozorování Země. 2Zpracování dat z SMOS. SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) je první družicovým projektem ze série družic Earth Explorer. 3Vytváření produktů pro potřeby řízení měst. Tato aplikace je jasně komerční aplikací. Myšlenka je vytvářet mapy změn v městských oblastech na základě dat SAR a odvozených produktů. Takové výstupy by se mohly použít pro vypracování evropských statistik s aktualizací jednou ročně. Potenciální rozsah je 500 předních městských oblastí v EU. 9

10 Závěr Závěrem bych chtěla řící, že díky zadání této seminární práce jsme zjistili, jak je výzkum v oblasti kosmonautiky a dálkového průzkumu Země v ČR vyvinutý. Mnoho lidí určitě netuší, jakých úspěchů naši vědci dosáhli, a i když nejsou v našem státě pro výzkum zrovna příznivé podmínky, jsou jejich úspěchy velké a mezinárodní. Snažili jsme se práci napsat hlavně z toho, co jsme z publikací pochopili my sami, pravdou ale je, že některé odstavce vlastními slovy napsat nešli, protože jejich vypracování a podání nebylo pro nás snadné a srozumitelné. 10

11 Použitá literatura 1. sunkl.asu.cas.cz press.avcr.cz 5. nis