Ένας από τους τέσσερις στον κόσμο σταθμούς βαθμονόμησης (ρύθμισης λειτουργιών) δορυφόρων, παρακολούθησης των κλιματικών αλλαγών και παρατήρησης των θαλασσών, εγκαταστάθηκε από το Εργαστήριο Γεωδαισίας και Γεωπληροφορικής του Πολυτεχνείου Κρήτης και λειτουργεί στη Γαύδο.

Μάλιστα, ο σταθμός αυτός, ο οποίος ονομάζεται «Θεόφιλος», στη μνήμη του πρώην κοινοτάρχη της Γαύδου, Θεόφιλου Τσιριντάνη, θεωρείται μοναδικός παγκοσμίως εξαιτίας τού ότι τυγχάνει να βρίσκεται σε στρατηγικό σημείο, πάνω στη διασταύρωση δορυφορικών ιχνών και κοντά σε ανοικτή θάλασσα.

Παράλληλα, εγκαταστάθηκε ηλεκτρονικός ανακλαστήρας μικροκυμάτων σε συνεργασία με το Κέντρο Διαστημικών Ερευνών της Ακαδημίας Επιστημών της Αυστρίας, που ανακλά ηλεκτρονικώς τα δορυφορικά σήματα.

Η εγκατάσταση του σταθμού έγινε υπό την επίβλεψη του διευθυντή του Εργαστηρίου Γεωδαισίας και Γεωπληροφορικής, καθηγητή του τμήματος Μηχανικών Ορυκτών Πόρων του Πολυτεχνείου Κρήτης Στέλιου Π. Μερτίκα.

Τώρα, το ίδιο Εργαστήριο κατασκευάζει και πρότυπο μικροκυματικό αναμεταδότη (microwave transponder) για τη βαθμονόμηση μελλοντικών δορυφόρων, με βάση τις προδιαγραφές και την καθοδήγηση της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος.

Όπως εξηγεί ο κ. Μερτίκας, «η αντιμετώπιση του φαινομένου της αλλαγής του κλίματος απαιτεί, μεταξύ άλλων, τη διαχρονική παρακολούθηση των επιπτώσεων που επιφέρει στο φυσικό περιβάλλον. Η παρακολούθηση της μεταβολής της θαλάσσιας στάθμης σε παγκόσμια κλίμακα επιτυγχάνεται με χρήση δορυφορικών συστημάτων, όπως είναι οι δορυφόροι αλτιμετρίας αλλά και επίγεια όργανα στην επιφάνεια της Γης.

Οι δύο μέθοδοι είναι συμπληρωματικές. Σήμερα, διάφοροι δορυφόροι αλτιμετρίας βρίσκονται σε τροχιά, όπως οι Jason 1&2 (αμερικανική-γαλλική αποστολή), ERS, Crysosat-2 και Envisat (όλοι από την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος), ενώ προγραμματίζονται νέες μελλοντικές αποστολές, όπως οι Sentinel-3 (Ευρώπη), SARAL/AltiΚa (Ινδία-Γαλλία), HY-2 (Κίνα), Jason-3, Jason-CS, κ.λπ.. Οι δορυφόροι αυτοί μπορούν να προσδιορίσουν τη στάθμη της θάλασσας, και τις μεταβολές της, το ύψος των κυμάτων καθώς και τις καθυστερήσεις των δορυφορικών σημάτων στην ατμόσφαιρα».

Η βαθμονόμηση

Η βαθμονόμηση των δορυφορικών μετρήσεων αλτιμετρίας επιτυγχάνεται αρχικώς με τον προσδιορισμό, με ακρίβεια, της θέσης της στάθμης της θάλασσας, του ύψους των κυμάτων, των καθυστερήσεων των δορυφορικών σημάτων στην ατμόσφαιρα και άλλων παραμέτρων, που μετράει ο δορυφόρος στην θαλάσσια περιοχή και στη συνέχεια με τη σύγκριση και τον έλεγχο των μετρήσεων αυτών του δορυφόρου χρησιμοποιώντας ανεξάρτητες μετρήσεις και διαφορετικά όργανα από την ξηρά και θάλασσα.

Τέσσερις σταθμοί

Τέσσερις σταθμοί απόλυτης βαθμονόμησης δορυφόρων αλτιμετρίας βρίσκονται ανά την υφήλιο. Δύο είναι στην Ευρώπη (Γαύδος από το Πολυτεχνείο Κρήτης, Koρσική στη Γαλλία από το Κέντρο διαστημικών ερευνών της Γαλλίας CNES) ένας βρίσκεται στις ΗΠΑ (NASA, Πλατφόρμα πετρελαίου Harvest στη θάλασσα, 20 km κοντά στο Los Angeles, Καλιφόρνια) και ένας στην Αυστραλία (Πανεπιστήμιο της Τασμανίας, Bass Strait, Τασμανία, Αυστραλία).

Τα αποτελέσματα της βαθμονόμησης που παρέχονται από τους παραπάνω σταθμούς αποτελούν τον ακρογωνιαίο λίθο και αναγκαία προϋπόθεση για τη σωστή λειτουργία τους και τον έλεγχο της αξιοπιστίας των δορυφόρων αυτών. Φυσικά, τα αποτελέσματα της βαθμονόμησης προφανώς εξαρτώνται από τις τοπικές συνθήκες, την μεθοδολογία που ακολουθείται, την διάρκεια των μετρήσεων και τη γεωγραφική θέση του κάθε σταθμού βαθμονόμησης.

Μοναδικός ο σταθμός της Γαύδου

Σύμφωνα με τον κ. Μερτίκα, «ο σταθμός βαθμονόμησης δορυφόρων αλτιμετρίας της Γαύδου «είναι μοναδικός στον κόσμο. Τυγχάνει να βρίσκεται πάνω στη διασταύρωση των ιχνών δύο επαναλαμβανόμενων τροχιών της δορυφορικής αποστολής Jason (Jason-1, Jason-2, Jason-3, Jason-CS) και γειτονικά στο ίχνος τροχιάς του δορυφόρου Envisat και SARAL/AltiKa. Κανένας άλλος σταθμός δεν έχει αυτή την ιδιότητα.

Αυτή η ευτυχής συγκυρία κατέστησε την Γαύδο στρατηγική θέση για την βαθμονόμηση δορυφόρων αλτιμετρίας διότι:
-Η Γαύδος βρίσκεται σε αρκετή απόσταση από την ηπειρωτική μάζα (40 km από Κρήτη) άρα οι μετρήσεις δεν επηρεάζονται και αλλοιώνονται από την ξηρά.
- Έχει μικρό τοπογραφικό ανάγλυφο και σχετικά απλή κυκλοφορία θαλάσσιων ρευμάτων, επομένως η στάθμη της θάλασσας μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια.
-Το γεωειδές (μέση στάθμη της θάλασσας) της περιοχής έχει προσδιοριστεί με ακρίβεια με προηγούμενες μετρήσεις βαρυτημετρίας και οι τοπικές παλίρροιες είναι μικρές (μερικά cm), και άρα το γεωειδές αποτελεί επιφάνεια αναφοράς για την βαθμονόμηση.
-Λόγω της διασταύρωσης των τροχιών, βαθμονόμηση μπορεί να γίνει δύο φορές κάθε 10 ημέρες και όχι μία όπως γίνεται στους άλλους σταθμούς, στην καθοδική και την ανοδική τροχιά.
-Σφάλματα εξαρτώμενα από τη ανοδική ή καθοδική κίνηση του δορυφόρου μπορούν να προσδιοριστούν και να εξαλειφθούν. Οι εγκαταστάσεις στη Γαύδο άρχισαν να υλοποιούνται το 2001, ενώ ο σταθμός ξεκίνησε να λειτουργεί και να δίνει τα πρώτα αποτελέσματα το 2004.

Τα αποτελέσματα βαθμονόμησης του σταθμού της Γαύδου είναι συγκρίσιμα με αυτά των υπολοίπων σταθμών, κάτι που καταδεικνύει την αξιοπιστία του. Σήμερα, για παράδειγμα, έχει προσδιοριστεί από τη Γαύδο ότι το σφάλμα στις μετρήσεις του δορυφόρου Jason-2 θα πρέπει να διορθωθεί κατά 17.1 cm, ενώ η ΝΑΣΑ έδωσε 17.0cm. Η διόρθωση αυτή των 17 cm έχει ήδη προγραμματιστεί να υλοποιηθεί και να διορθωθεί στους δορυφόρους μέσα στο 2011 από τα κέντρα ελέγχου του Jason-2 στην Τουλούζη (CNES), Γαλλία και την ΝΑΣΑ στο Jet Propulsion Laboratory στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ. Τα αποτελέσματα αυτά έχουν συντελέσει στην ενεργή συμμετοχή και εκπροσώπηση του Εργαστηρίου σε διάφορες διεθνείς ερευνητικές επιστημονικές επιτροπές, όπως το Ocean Surface Topography Science Team, Calibration and Validation Research Team (Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος), CNES (Γαλλικό Διαστημικό Κέντρο στην Τουλούζη) και το Indian Space Research Organization (Ahmedabad, Ινδία)».
ΚΑΙ GPS

Επιπλέον, το Εργαστήριο προχωρά και σε ποιοτικό έλεγχο για την ασφάλεια κατασκευών.
Όπως μας λέει ο κ. Μερτίκας:
«Το Εργαστήριο έχει αναπτύξει αλγόριθμους για την ανίχνευση απότομων ή/και ασθενών μεταβολών στα σήματα που λαμβάνονται από τους δέκτες δορυφορικού εντοπισμού GPS. Τέτοιες απότομες μεταβολές είναι ιδιαίτερα χρήσιμες για την ασφάλεια τεχνικών κατασκευών, όπως φράγματα, γέφυρες, υψηλά κτήρια, κ.ά. στις οποίες είναι πρωταρχικής σημασίας η συνεχής παρακολούθηση της συμπεριφοράς τους. Όταν οι παράμετροι που παρακολουθούνται υπερβαίνουν κάποιο όριο ασφαλείας (π.χ. απότομη μετατόπιση) τότε ειδοποιείται ο χρήστης και λαμβάνονται τα προβλεπόμενα μέτρα ασφαλείας».

Παρακολούθηση τεκτονικών μικρομετακινήσεων

Αξίζει να σημειώσουμε ότι το 1996, εγκαταστάθηκε στην Πολυτεχνειούπολη Χανίων, ο πρώτος μόνιμος δορυφορικός γεωδαιτικός σταθμός GPS στην Ελλάδα. Έκτοτε το δίκτυο των σταθμών GPS συνεχώς επεκτείνεται. Σήμερα, το συγκεκριμένο δίκτυο στη Δυτική Κρήτη αποτελείται από 10 σταθμούς (7 στην Κρήτη και 3 στην Γαύδο). Τα δεδομένα του δικτύου μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πλήθος εφαρμογών, όπως παρακολούθηση των τεκτονικών κινήσεων της δυτικής Κρήτης , συλλογή και παροχή δεδομένων για τοπογραφικές και γεωδαιτικές εφαρμογές, έλεγχο της αξιοπιστίας του συστήματος εντοπισμού GPS, μέσω του ευρωπαϊκού συστήματος Ναυσιπλοΐας EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System) καθώς επίσης και την δημιουργία χαρτών για διάφορες παραμέτρους της ατμόσφαιρας (π.χ. υγρή συνιστώσα τροπόσφαιρας, ιονόσφαιρα, κλπ).

Ο σταθμός αναφοράς TUC2 στο Πολυτεχνείο Κρήτης ανήκει στο Πανευρωπαϊκό δίκτυο σταθμών αναφοράς GPS, καλούμενο δίκτυο της «EUREF (European Reference Frame)». Το συγκεκριμένο δίκτυο «EUREF» αποτελείται από περίπου 250 γεωδαιτικούς σταθμούς αναφοράς, κατανεμημένους σε όλη την Ευρώπη. Ο σταθμός αναφοράς TUC2 είναι ο πρώτος ελληνικός σταθμός που εντάχθηκε στο δίκτυο αυτό το 2004. Η οριζόντια μετακίνηση της Κρήτης έχει έτσι προσδιοριστεί, σε σχέση με την σταθερή Ευρασιατική τεκτονική πλάκα, να είναι 2-3 cm/yr, ενώ η Δυτική Κρήτη ανυψώνεται 0,8mm/yr (χιλιοστά/έτος).

Τα γεωδαιτικά δεδομένα του σταθμού, και οι μετρήσεις του μετεωρολογικού σταθμού που τον συνοδεύει, είναι ελεύθερα διαθέσιμα στο διαδίκτυο. Μέχρι το τέλος του καλοκαιριού, θα ανακοινωθεί η νέα υπηρεσία του Εργαστηρίου που αφορά στη δυνατότητα αποστολής διαφορικών διορθώσεων κινηματικού εντοπισμού (RTK-Real Time Kinematic) προς τους επαγγελματίες μηχανικούς χωρίς χρέωση. Με τον τρόπο αυτό θα μειωθεί σημαντικά το κόστος που οι επαγγελματίες μηχανικοί έχουν για την πραγματοποίηση τεχνικών γεωδαιτικών μετρήσεων, όπως τοπογραφικές αποτυπώσεις, οδοποιία, κ.ά.

Η υπηρεσία αυτή θα είναι ωφέλιμη για χρήση σε μια ακτίνα περίπου 40 km από τον σταθμό αναφοράς TUC2. Η στρατηγική του Εργαστηρίου είναι να επεκτείνει τη δυνατότητα παροχής κινηματικών διορθώσεων εντοπισμού και από τους υπόλοιπους σταθμούς του δικτύου του καλύπτοντας έτσι το σύνολο του Νομού Χανίων.

Και ραντάρ

Τέλος, το Εργαστήριο προχωρεί και σε παρακολούθηση καθιζήσεων με Ραντάρ. Όπως σημειώνει ο κ. Μερτίκας, στην κοιλάδα της Μεσσαράς έχει παρατηρηθεί δραματική πτώση του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα (π.χ. 40 μέτρα τα τελευταία 20 χρόνια στην υπολεκάνη Μοιρών).
Το Εργαστήριο εφάρμοσε μια σχετικά σύγχρονη τεχνική για να παρατηρήσει τις επιπτώσεις αυτής της υπεράντλησης των υπογείων υδάτων.

Στην περίπτωση της κοιλάδας της Μεσσαράς παρατηρήθηκε ετήσια καθίζηση του εδάφους της τάξης των 2-3 εκατοστών για το διάστημα 2007-2009. Οι μέγιστες τιμές καθίζησης εντοπίστηκαν στα ανατολικά στην υπολεκάνη του Χάρακα και Δυτικά κοντά στις Μοίρες.

"Πρότυπο κέντρο"

Ακόμα ο κ. Μερτίκας τονίζει:
«Οι ερευνητικοί τομείς στους οποίους δραστηριοποιείται το Εργαστήριο Γεωδαισίας και Γεωπληροφορικής το έχουν αναδείξει ως πρότυπο ερευνητικό κέντρο σε διεθνές επίπεδο. Έτσι έχει συνάψει «Μνημόνια Επιστημονικής Συνεργασίας» για πέντε έτη με το Κέντρο Διαστημικών Ερευνών της Ακαδημίας Επιστημών της Αυστρίας, το Γεωδαιτικό Ινστιτούτο Επιστημών του Μονάχου στη Γερμανία και το Αστεροσκοπείο της Κυανής Ακτής στη Γαλλία το οποίο και πραγματοποιεί τις βαθμονομήσεις για το Κέντρο Διαστημικών Ερευνών της Γαλλίας στην Κορσική.

Όλες οι δραστηριότητες που αναπτύχθηκαν χρηματοδοτούνται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή, μέσω του ερευνητικού προγράμματος 'SOFIA' του 7ου Πλαισίου μέχρι τον Δεκέμβριο του 2011. Μετά τον Δεκέμβριο δεν υπάρχει χρηματοδότηση για τον σταθμό αλτιμετρίας της Γαύδου. Η διατήρηση σε αυτά τα υψηλά επίπεδα ερευνητικής αναγνωρισιμότητας απαιτεί ωστόσο την παραμονή αλλά και αύξηση του υφιστάμενου επιστημονικού προσωπικού και τη διαρκή αναβάθμιση και συντήρηση του εξοπλισμού που το Εργαστήριο διαθέτει.

Έχοντας ήδη κριθεί από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή για την επιστημονική του αριστεία, στα πλαίσια της δράσης «Ερευνητικό Δυναμικό», είναι ιδιαίτερα σημαντική η χρηματοδότηση των δράσεων του Εργαστηρίου από αντίστοιχες δράσεις της Γενικής Γραμματείας Έρευνας και Τεχνολογίας στα πλαίσια του ΕΣΠΑ 2007-2013», καταλήγει ο κ. Μερτίκας.


Του Γιάννη Λυβιάκη/Χανιώτικα Νέα