27 września 2021 roku z Bazy Sił Kosmicznych USA im. Vandenberga w Kalifornii wyruszyła na orbitę rakieta Atlas-V. Na jej pokładzie znalazł się kolejny satelita NASA, tym razem przeznaczony do obserwacji Ziemi.

Na pozór nic niezwykłego – w tym roku wystrzelono już kilkanaście obiektów tego typu. Ładunkiem Atlasa był jednak najmłodszy przedstawiciel słynnej rodziny Landsat. Dlaczego słynnej?

Naukowcy chcieli oglądać Ziemię z kosmosu. Tak powstał Landsat

Cofnijmy się do lat 60. minionego wieku. Dopiero rozpoczęta era kosmiczna przynosi rewolucję w wielu gałęziach gospodarki i nauki. Zmiany nie omijają przyrodników. Geolodzy i geografowie nie mogą wyjść z zachwytu, patrząc na bajecznie kolorowe i bogate w detale fotografie, z jakimi wracają na Ziemię astronauci misji Merkury, Gemini czy Apollo. Szybko staje się jasne, że seria zdjęć z orbity może z powodzeniem zastąpić miesiące żmudnych prac terenowych.

Jest jednak małe „ale”. Misje załogowe są krótkotrwałe i mają odrębny cel: doprowadzić człowieka na Księżyc. Środowisko naukowe wychodzi więc z zupełnie zrozumiałym postulatem: chcemy satelity, który będzie w sposób automatyczny i ciągły fotografował powierzchnię lądową Błękitnej Planety. Tak w wielkim skrócie rodzi się program Landsat, znany wówczas pod techniczną nazwą „Earth Resources Technology Satellite” (ERTS).

„ER” w ERTS wskazuje, że celem obserwacji mają być zasoby naturalne Ziemi. Litera „T” akcentuje aspekt techniczny, bowiem projekt miał początkowo charakter eksperymentu inżynieryjnego.

Dzięki trzem pierwszym Landsatom (lata 1972–1983) eksperci z całego świata uczyli się, jak odczytać Błękitną Planetę zapisaną w danych z orbity. Na jakie właściwości promieniowania elektromagnetycznego zwracać uwagę, by np. rozróżniać typy roślin, odróżniać skały wulkaniczne od osadowych, nie pomylić chmury ze śniegiem, uchwycić zasięg powodzi... Przecierali szlaki.

Rekordowo długi czas pracy satelity – niemal 30 lat

Cenne doświadczenia pomogły zaprojektować obserwatoria nowej generacji, oznaczone numerami od 4 do 7. Powierzono im służbę operacyjną, w szczególności zaś zapewnienie ciągłości danych. A o to nie było tak łatwo.

O ile Landsat-4 (start w 1982 r.) i Landsat-5 (1984) z powodzeniem weszły do eksploatacji, o tyle Landsat-6 (1993) nigdy nie osiągnął orbity. Zastępstwo pojawiło się dopiero w 1999 roku (Landsat-7), jednak na krótko: główny instrument Landsat-7 uległ awarii w 2003 roku i od tego czasu satelita przesyła wybrakowane dane.

Cały ciężar służby operacyjnej spadł więc na starzejącego się Landsata-5. Podołał zadaniu z wyróżnieniem. Zamiast zakładanych trzech lat, wartę pełnił niemal trzy dekady! Na emeryturę przeszedł dopiero w 2013 roku i to jako najdłużej eksploatowany satelita do obserwacji Ziemi w historii!

Gdyby nie jego długowieczność, seria obserwacji zapoczątkowana w 1972 roku miałaby wielką wyrwę po roku 2003. Jak długą? Dzisiaj wiemy, że dziesięcioletnią. Dopiero w 2013 roku w kosmosie zagościł Landsat-8, który przejął pałeczkę w sztafecie. Od ubiegłego tygodnia, „ósemka” pracuje w tandemie z bliźniaczą „dziewiątką”.

30 metrów na piksel wystarczy, by prowadzić przełomowe badania naukowe

Landsat-8 i -9 zrywają z koncepcjami technicznymi, stosowanymi u poprzedników (np. mają zupełnie inny typ sensora do obrazowania Ziemi). Trzymają się jednak kluczowych cech samych danych, w tym rozdzielczości przestrzennej. Począwszy od 1982 roku (Landsat-4) wynosi ona niezmiennie 30 metrów na piksel.

Może wydawać się niewielka, ale jest uznanym kompromisem między ilością danych, a częstością obserwacji. Analizy wykazały, że 30 metrów to wystarczająco dużo, by z powodzeniem monitorować zmiany związane z działalnością człowieka, a przy tym na tyle mało, by pokryć danymi cały świat.

Niezmienność charakterystyki danych zaowocowała unikatową serią jednorodnych obserwacji planety. Jak wyjątkowy to zasób, doceniamy dopiero teraz, gdy na wagę złota są wiarygodne informacje o dynamicie zmian środowiska Ziemi – środowiska poddawanego narastającej presji zmian klimatu.

Jaki świat powita nas za 10-20 lat? Trudno powiedzieć. Pewniejsze jest to, że któryś z Landsatów będzie wokół tego świata krążył i dokumentował nowe oblicze Ziemi.