Satellietinstrument TropOmi.

Satellietinstrument Tropomi

Tropomi (TROPOspheric Monitoring Instrument) is een aardobservatie-instrument aan boord van de Sentinel-5 Precursor (S5p) satelliet, onderdeel van Copernicus. Copernicus is een Europees programma rondom aardobservatie. Tropomi verricht metingen aan de atmosfeer met als doel om klimaatveranderingen en luchtkwaliteit op onze planeet in kaart te brengen. Tropomi meet o.a. koolmonoxide, methaan, stikstofdioxide en ozon die zich in de atmosfeer bevinden. De lancering van Sentinel-5P heeft 13 oktober 2017 plaatsgevonden.

Tropomi is een samenwerkingsproject tussen een aantal Nederlandse bedrijven: Airbus Defence and Space Netherlands, KNMI, SRON en TNO.  Airbus Defence and Space Netherlands is hoofdaannemer voor de bouw van het instrument. KNMI en SRON bewerken de gegevens die Tropomi in de ruimte verzamelt en maken deze geschikt voor wetenschappelijk onderzoek. TriOpSys is door de KNMI ingeschakeld voor de ontwikkeling van de data processoren die na lancering door het grondsegment (‘on-ground’) gebruikt gaan worden voor het verwerken van de data.

Ontwikkeling data processoren Tropomi

TriOpSys ontwikkelt software voor de L01b processor en de L2-processors. Voor de Tropomi missie zijn de data volumes (15GB L0 en 60GB L1b gegevens per 100 minuten orbit) zeer uitdagend. Om op een schaalbare manier met deze data volumes te werken, is een generieke, multi-threading architectuur ontwikkeld. Deze generieke architectuur kan worden hergebruikt voor andere data processoren. Een plug-in mogelijkheid voor input- en outputmodules en algoritmen, biedt een zeer hoge mate van flexibiliteit en aanpasbaarheid.

De data processoren bevatten tevens allerlei kalibratie parameters om ervoor te zorgen dat de verwerkte gegevens zo dicht mogelijk bij de werkelijk gemeten fysische waarde liggen. Wij hebben zowel software voor het on-ground als in-flight kalibratie processing framework ontwikkeld, inclusief kalibratie algoritmes en het data-archief. Het on-ground kalibratie-archief bevat momenteel ongeveer 100TB aan data producten. Voor het in-flight kalibratie-archief worden vergelijkbare data volumes verwacht.

In-flight monitoring Tropomi

Er zijn 3000+ parameters om de status van Tropomi te monitoren, zoals temperaturen, instellingen, maar ook degradatie van de sensoren. Voor dit monitoren worden speciale monitoring bestanden gebruikt. Een subset van de data in die bestanden wordt in een database weggeschreven. Wij hebben een framework ontwikkeld, dat de mogelijkheid biedt om de database en de monitoring bestanden te gebruiken als basis voor uitgebreide analyses op de data. Deze data wordt ook gebruikt om automatisch wekelijkse en maandelijkse rapporten te generen.

Daarnaast hebben we een monitoring website ontwikkeld, waarmee de trends van de parameters in de database te zijn volgen, maar ook waar de satelliet zich in zijn baan om de aarde bevindt.

Na de lancering

Een verslag van de eerste weken na de lancering door Nico Rozemeijer, projectleider bij TriOpSys en vanaf het begin betrokken bij de ontwikkeling van Tropomi.

De Sentinel-5p satelliet met daarop het Tropomi instrument is op 13 oktober 2017 succesvol gelanceerd vanaf de lanceerbasis in Plesetsk, Rusland. Sinds die dag is het voor ons Tropomi team een spannende en hectische tijd geweest. Het TriOpSys team ondersteunt het KNMI bij de leidende rol die zij speelt op het gebied van instrumentkalibratie, dataverwerking en wetenschappelijke interpretatie van de data.

Na de lancering zijn de satelliet en het instrument, onderdeel voor onderdeel geactiveerd en getest. De eerste paar dagen heeft het satelliet-team van Airbus UK alle onderdelen van de satelliet zelf getest. Dit zijn (onder andere) de zonnepanelen, de standregeling- en stuursystemen en de communicatieapparatuur. Nadat zij na een paar dagen klaar waren met testen was het de beurt aan het instrumentteam van Airbus NL. In een aantal stappen werd het instrument aangezet en functioneel getest.

De eerste weken na de lancering is het instrument op een hoge temperatuur en de telescoop gesloten gehouden, om te voorkomen dat vervuiling het gevoelige instrument binnen kon dringen. Op 25 oktober is de telescoop geopend, waarna tijdens een van de eerste testen voor het eerst de aarde zichtbaar was, een eerste indicatie dat het instrument de lancering waarschijnlijk goed doorstaan had. Op 7 november is de koeler van het instrument geactiveerd waarna het instrument kon afkoelen richting de operationele temperatuur. Airbus NL heeft de dagen daarna het thermische systeem geoptimaliseerd, waarbij op 13 november de stabiele operationele temperatuur is bereikt, met de UV-VIS-NIR detectors op een temperatuur van 208 Kelvin en de SWIR detector op een temperatuur van 140 Kelvin.

Vanaf dat moment konden de laatste functionele testen aan het instrument uitgevoerd worden, waarna KNMI vanaf 18 november de leiding overgenomen heeft. KNMI zal de komende maanden de kalibratie van het instrument verder verbeteren en de meetinstellingen optimaliseren. Ook zullen de instellingen voor de operationele dataverwerking verder verbeterd worden. Hiermee wordt gegarandeerd dat het instrument zo goed mogelijke resultaten zal opleveren.

De afgelopen weken zijn er diverse momenten geweest waarop het instrument gegevens heeft gemeten waarmee een eerste indruk gekregen kon worden van de kwaliteit en de mogelijkheden van het Tropomi instrument. Het TriOpSys team heeft KNMI ondersteund bij de dataprocessing en de visualisatie en interpretatie van deze eerste gegevens. Vrijdag 1 december zijn door een aantal betrokken partijen, waaronder ESA, NSO, KNMI en DLR, de eerste resultaten gepubliceerd. Deze eerste resultaten zijn ronduit spectaculair. In vergelijking met voorgaande instrumenten, biedt Tropomi een zeer hoog detail in de metingen en een sterk verbeterde signaal-ruis verhouding. Dit biedt geweldige mogelijkheden voor het doel van deze missie: Onderzoek van de atmosfeer voor luchtkwaliteit en klimaat.

Hierbij willen we graag iedereen die betrokken is geweest bij dit project van harte feliciteren! We kijken vol belangstelling uit naar de fantastische resultaten die de komende jaren nog zullen volgen.

Neem ook een kijkje op de websites van ESA en KNMI.