Dünya’yı incelemek için iletişim uydularını kullanmak

Kullanılabilir veriler, bilim adamlarının sahip olabileceği en değerli araçlardan biridir. Ne kadar çok veri kaynakları varsa, araştırma konusu hakkında o kadar iyi açıklama yapabilirler. Uzun bir süre boyunca, navigasyon ve uydu jeodezi alanındaki araştırmacılar, binlerce uyduya sahip mega-constellasyonların iletişim amaçları için yörüngede olmasına rağmen, sinyallerini konumlandırma veya Dünya’nın gözlemlenmesi için kullanamadıklarını üzdüler.

FFG proje tahmininde, Graz Technology Üniversitesi (TU Graz) Jeodesy Enstitüsü, bu sinyal verilerini kullanma ve böylece navigasyon uyduları ve özel araştırma uydularının yanı sıra, dünyadaki değişiklikleri daha da doğru bir şekilde gözlemlemeye yardımcı olacak büyük bir ek veri kaynakları rezervuarına girmenin yolları hakkında araştırma yapmıştır.

Uyduları kullanan Dünya gözlemi, örneğin deniz seviyesindeki veya yeraltı suyu seviyelerindeki değişikliklerin Dünya’nın yerçekimi alanını ve dolayısıyla uydu yörüngesini etkilediği ilkesine dayanmaktadır. Bilim adamları bunu, uyduların pozisyonlarını ve yörüngelerini araştırmaları için bir veri kaynağı olarak kullanmak için kullanıyorlar.

Jeodesy Enstitüsü’nden Philipp Berglez, “Özellikle uydu internetin artan kullanılabilirliği, elimizde çok sayıda iletişim sinyalimiz olduğu anlamına geliyor, bu da sayı ve sinyal gücü açısından navigasyon uydularını önemli ölçüde aşıyor” diyor.

“Bu sinyalleri şimdi ölçümlerimiz için kullanabilirsek, sadece daha iyi sinyal kullanılabilirliğine değil, aynı zamanda çok sayıda uydu sayesinde çok daha iyi zamansal çözünürlüğe sahibiz. Bu aynı zamanda kısa vadeli değişiklikleri gözlemlememize de izin verir. Bu, klima araştırmalarında, ağır yağmur veya değişimler gibi hava olayları ile ilgili konum ve değişikliklerin belirlenmesine ek olarak, ağır yağmur veya değişimler de gerçekleştirilebilir.

Projeyi gerçekleştirmenin zorluklarından biri, StarLink, OneWeb ve Amazon Project Kuiper gibi uydu operatörlerinin sinyallerinin yapısı hakkında herhangi bir bilgi açıklamaması ve bu sinyallerin sürekli değişmesidir. Ek olarak, uydular için hesaplamalar için potansiyel hata kaynaklarını temsil eden kesin yörünge verileri veya mesafe ölçümleri yoktur.

Starlink sinyalini analiz ederek, araştırmacılar yine de istenen uygulamaları etkinleştirmenin bir yolunu buldular. Sinyal içinde sürekli duyulabilen sesleri tespit ettiler. Daha sonra Doppler etkisini kullandılar ve uydular alıcıya doğru ve uzağa doğru hareket ettikçe bu sabit tonların frekans kaymasını araştırdılar. Bu, pozisyonun 54 metrelik bir doğrulukla belirlenmesini sağladı.

Bu, jeodezik uygulamalar için henüz tatmin edici olmasa da, şimdiye kadar gerçekleştirilen araştırmalar için, ölçüm yönteminin temel prensibini test etmek ve doğrulamak için sadece sabit, ticari olarak temin edilebilen bir uydu anteni kullanılmıştır.

Dünyamızın nasıl değiştiğine dair daha fazla bilgi

Şu an amaç sadece birkaç metreye kadar doğruluğu artırmaktır. Bu, uyduları takip edebilen veya farklı yönlerden sinyal alabilen antenler tarafından mümkün olacak. Buna ek olarak, doğruluğu artırmak ve hataların etkisini azaltmak için çeşitli yerlerde ölçümler yapılmalıdır.

Daha fazla ölçüm verisi ile araştırmacılar daha hassas yörünge verilerini hesaplayabilirler, bu da pozisyonların belirlenmesini ve Dünya’nın yerçekimi alanını hesaplamayı daha doğru hale getirir. Navigasyon Çalışma Grubu ayrıca, şimdiye kadar jeodezik uygulamalar için oldukça sıra dışı olan sinyallerden daha hassas ölçüm verilerini filtreleyen yeni sinyal işleme yöntemleri geliştirmek istiyor.

Berglez, “Jeodesy için iletişim sinyallerini kullanarak, dünyamızın daha ayrıntılı araştırması ve ölçümü için muazzam bir potansiyel ortaya çıkardık” diyor.

“Şimdi her şey hassasiyeti iyileştirmekle ilgili. Bunu yapmayı başardıktan sonra, dünyamızın hangi değişiklikleri yaşadığını daha da tam olarak anlayabiliriz. Sadece güvenli tarafta olmak için, aşağıdakileri netleştirmek istiyoruz: burada iletişim sinyallerini analiz edemiyoruz, ancak içeriklerini bilmek ve obitasyon için sadece yeryüzü için kullandık.