In maart 2002 begon een van de meest ambitieuze en invloedrijke ruimtevaartmissies van Europa: Envisat, de Environmental Satellite van het Europees ruimteagentschap (ESA). Deze gigantische satelliet, groter dan een stadsbus en zwaarder dan acht ton, werd gelanceerd met één doel: de aarde in ongeziene detail observeren en haar milieu monitoren op wereldschaal.
Gedurende tien jaar leverde Envisat cruciale gegevens over de atmosfeer, oceanen, ijskappen en het landoppervlak, informatie die tot vandaag een hoeksteen vormt van klimaat- en milieuwetenschap.
Lancering en missieprofiel
Envisat werd op 1 maart 2002 gelanceerd vanuit Kourou, Frans-Guyana, met een Ariane 5-raket. De satelliet kwam in een zon-synchrone, polaire baan terecht op een hoogte van ongeveer 800 kilometer. Dat betekende dat hij de aarde in ongeveer honderd minuten volledig rondde, terwijl zijn baan zo was gekozen dat hij elke dag op bijna hetzelfde lokale tijdstip over een bepaald gebied vloog. Zo konden wetenschappers veranderingen in tijdreeksen betrouwbaar vergelijken. De missie was oorspronkelijk gepland voor vijf jaar, maar Envisat overtrof alle verwachtingen. Tot april 2012 bleef de satelliet gegevens doorsturen, waardoor ESA uiteindelijk over een decennium aan continue observaties beschikte. Dat maakte van Envisat niet alleen een technologisch succes, maar ook een wetenschappelijke goudmijn. Met een massa van ruim 8,2 ton en een omvang van ongeveer 10 bij 3 meter was Envisat de grootste aardobservatiesatelliet ooit gebouwd door Europa. De satelliet droeg tien geavanceerde instrumenten, die samen bijna elke denkbare milieuparameter konden meten, van de temperatuur van het oceaanoppervlak tot de hoeveelheid ozon in de atmosfeer.
Een laboratorium voor onze planeet in de ruimte
De kracht van Envisat lag in de veelzijdigheid van zijn instrumenten. Elk instrument had zijn eigen specialisatie, maar samen gaven ze een compleet beeld van het mondiale ecosysteem.
- Het ASAR-instrument (Advanced Synthetic Aperture Radar) maakte radarbeelden die onafhankelijk waren van daglicht of wolken. Dat betekende dat wetenschappers continu veranderingen in het aardoppervlak konden volgen, zoals ontbossing, verzakkingen, aardbevingen en de beweging van gletsjers. ASAR werd ook gebruikt om olieverspreiding op zee te detecteren en om ijsbergen te volgen.
- MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer) richtte zich op de kleuren van de aarde, letterlijk. Het instrument kon de samenstelling van oceanen, kustwateren en vegetatie bepalen door het lichtspectrum te analyseren. Zo konden onderzoekers bijvoorbeeld algenbloei in de Noordzee volgen of veranderingen in bossen detecteren.
- AATSR (Advanced Along Track Scanning Radiometer) mat de temperatuur van het zeeoppervlak met een precisie van enkele tienden van een graad. Dergelijke metingen zijn essentieel voor klimaatmodellen en voor het begrijpen van verschijnselen als El Niño.
- De instrumenten SCIAMACHY, GOMOS en MIPAS richtten zich op de atmosfeer. Zij maten de concentraties van ozon, methaan, stikstofoxiden en andere sporengassen, evenals de verticale structuur van de atmosfeer. Dankzij deze metingen kon Envisat bijdragen aan een beter begrip van luchtvervuiling, broeikasgassen en het herstel van de ozonlaag.
- Daarnaast voerden de RA-2-radarhoogtemeter en de MWR-microgolfradiometer metingen uit van de hoogte van het zeeoppervlak, de dikte van ijskappen en de vochtigheid in de atmosfeer. Zo konden wetenschappers veranderingen in de zeespiegel volgen – een van de belangrijkste indicatoren van klimaatverandering. Samen leverden deze instrumenten een ongekend volledig beeld van de aarde. Envisat was daarmee een waar “aardobservatielaboratorium” in de ruimte.
Tien jaar van ontdekkingen
De resultaten van Envisat waren talrijk en diepgaand. In de tien jaar dat de satelliet actief was, verzamelde hij meer dan 1.200 terabyte aan data – een hoeveelheid die destijds ongekend was voor aardobservatiemissies.
- Klimaat en atmosfeer
Envisat leverde nauwkeurige metingen van broeikasgassen en aerosolen in de atmosfeer. Dankzij SCIAMACHY konden onderzoekers voor het eerst vanuit de ruimte de wereldwijde verdeling van koolstofdioxide en methaan observeren. GOMOS en MIPAS brachten de ozonlaag in kaart en toonden aan dat het herstel van het ozongat boven Antarctica trager verliep dan verwacht, mede door natuurlijke variaties. - Oceanen en zeespiegel
De radarhoogtemeter RA-2 leverde nauwkeurige gegevens over de zeespiegelstijging. Samen met andere metingen bevestigde Envisat dat de wereldwijde zeespiegel tussen 1993 en 2010 gemiddeld met ongeveer drie millimeter per jaar steeg. MERIS en AATSR hielpen bovendien bij het monitoren van algenbloei en temperatuurveranderingen in kustgebieden. - IJs en cryosfeer
ASAR toonde hoe gletsjers zich terugtrokken en ijskappen dunner werden, met name in Groenland en Antarctica. Deze data zijn van onschatbare waarde gebleken voor de modellering van toekomstige zeespiegelstijging. - Land en vegetatie
Envisat hielp bij het opsporen van veranderingen in landgebruik, bosbranden, droogte en bodemvocht. MERIS-beelden werden gebruikt om de uitbreiding van woestijnen te volgen en om landbouwmonitoring te verbeteren. - Rampenbeheer
Een van de operationele toepassingen van Envisat was noodhulp. De satelliet werd ingezet voor het International Charter “Space and Major Disasters”, dat satellietbeelden gratis levert aan hulpdiensten bij natuurrampen. ASAR-gegevens hielpen bijvoorbeeld bij de bestrijding van de olieramp met de tanker Prestige in 2002 en bij het monitoren van overstromingen in Europa en Azië.
Een onverwacht einde
Na tien jaar trouwe dienst zweeg Envisat plotseling. Op 8 april 2012 verloor ESA het contact met de satelliet. Alle pogingen om communicatie te herstellen mislukten. De oorzaak werd nooit met zekerheid vastgesteld, maar vermoed wordt dat een plotseling defect in het energiesysteem of een computersysteem de oorzaak was. De missie werd officieel beëindigd in mei 2012. Envisat bleef echter in een stabiele baan rond de aarde, waar hij nog decennia zal blijven. Door zijn grootte, hij is bijna zo lang als een stadsbus, vormt hij nu een van de grootste objecten in een lage baan om de aarde. ESA gebruikt Envisat daarom als studieobject voor ruimtepuinbeheer en toekomstige verwijderingsmissies.
Hoewel Envisat in 2012 ophield met functioneren, leeft zijn erfenis voort. De missie vormde de blauwdruk voor het Copernicus-programma, het grootschalige aardobservatieprogramma van de Europese Unie en ESA. De huidige Sentinel-satellieten, zoals Sentinel-1 (radar), Sentinel-3 (oceaankleur en temperatuur) en Sentinel-5P (atmosferische chemie), zijn directe opvolgers van Envisats instrumenten. Daarnaast blijft de enorme databank van Envisat wetenschappelijk relevant. Onderzoekers combineren de gegevens vandaag met nieuwe datasets om langetermijntrends te analyseren, zoals de evolutie van de ijskappen of de verspreiding van methaan. Dankzij verbeterde analysetechnieken kunnen wetenschappers zelfs nieuwe inzichten halen uit data die twintig jaar geleden werden verzameld.
van de Envisat satelliet - Foto: University of Heidelberg/KNMI
Belangrijke Belgische bijdrage
België speelde een opmerkelijk actieve rol binnen de Envisat-missie, zowel in de ontwikkeling als in het gebruik van de gegevens. Ten eerste was België als ESA-lidstaat financieel medeverantwoordelijk voor de bouw en het onderhoud van de satelliet. Maar de Belgische betrokkenheid ging verder dan geld alleen: Belgische onderzoekers en instellingen leverden ook concrete wetenschappelijke bijdragen. Het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA) speelde een centrale rol in de analyse van atmosferische data van Envisat. Belgische wetenschappers gebruikten metingen van SCIAMACHY en GOMOS om concentraties van ozon en stikstofdioxide boven Europa te bestuderen. Deze gegevens droegen bij aan internationale klimaatrapporten en luchtkwaliteitsmodellen.
Daarnaast was het Koninklijk Meteorologisch Instituut (KMI) betrokken bij de validatie van Envisat-data. Door grondwaarnemingen in België te vergelijken met satellietmetingen konden onderzoekers de nauwkeurigheid van Envisat verbeteren. Ook VITO (Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek) in Mol speelde een sleutelrol. Als nationaal centrum voor aardobservatie beheert VITO het Belgian Earth Observation Data Centre, waar Envisat-data werden verwerkt, geanalyseerd en verspreid. Belgische wetenschappers gebruikten deze data om veranderingen in landgebruik en vegetatie in België en de Noordzee te onderzoeken. Verder ondersteunde BELSPO (het Belgisch Federaal Wetenschapsbeleid) via het STEREO-programma tientallen onderzoeksprojecten die Envisat-data gebruikten. Zo werden MERIS-beelden ingezet om waterkwaliteit aan de Belgische kust te monitoren en om de impact van menselijke activiteiten op ecosystemen te bestuderen.
