Euroopan avaruusjärjestön (ESA) Sentinel 4 -mission alkamisesta on kulunut yli vuosikymmen. Tänä aikana tiimimme ovat olleet mukana useissa Sentinel 4 -missioon liittyvissä projekteissa, kuten Sentinel 4 Level 1 Reference Processorissa, joka on maanpäällinen satelliittidatan prosessori. Lue lisää missiosta ja siitä, mitä maanpäällinen satelliittidatan prosessointi käytännössä tarkoittaa.
Yksi keskeisistä avaruusliiketoiminnan erityisosaamisalueistamme on satelliittidataa prosessoivien ohjelmistojen kehittäminen erilaisiin Maan havainnointia hyödyntäviin missioihin. Muistan ajatelleeni ensimmäisenä työpäivänäni S4-missiossa: ”mitä ihmettä maanpäällinen satelliittidatan prosessointi edes on, ei kuulosta erityisen kiinnostavalta.”
Ei kuitenkaan kestänyt kauan ennen kuin ymmärsin, miten kriittisiä maanpäälliset prosessorit tällaisille missioille ovat. Työ on hyvin tärkeää, mutta myös kiinnostavaa ja palkitsevaa.
Copernicus Sentinel 4 -missio
Ennen kuin mennään tarkemmin siihen, mitä maanpäällinen datan prosessointi tarkoittaa, on hyvä ymmärtää hieman enemmän itse missiosta ja instrumentista.
Sentinel 4 -instrumentti on osa Copernicus-ohjelman Maan havainnointia, jonka tavoitteena on tarjota maksutonta ja avointa havaintodataa Maan ympäristön, ilmaston ja turvallisuuden seurantaan. S4 on yksi kuudesta Sentinel-missiosta, jotka kuuluvat Copernicus-ohjelmaan. Käyttöönoton jälkeen se tuottaa jatkuvasti päivittyvää dataa lämpötilasta, kosteudesta ja ilmakehän hivenkaasuista erityisesti Euroopan ja Pohjois-Afrikan alueelta. S4 laukaistiin osana MTG-S1-satelliittia 1. heinäkuuta 2025, ja sen käyttöönotto on parhaillaan käynnissä.
S4-instrumentissa on kaksi varaukseen kytkettyä kuvakennoa eli CCD:tä: toinen UV-VIS-aallonpituusalueella ja toinen lähi-infrapuna-alueella. Instrumentti skannaa Eurooppaa ja Pohjois-Afrikkaa päiväsaikaan tunnin välein ja ottaa kuvia noin sekunnin välein. Näitä satelliitissa otettuja kuvia kutsutaan RAW- tai Level 0 -kuviksi ja ne siirretään Maassa sijaitseville maa-asemille jatkokäsittelyä varten.
Maanpäällinen satelliittidatan prosessointi
Maahan siirrettävä Level 0 -data sisältää instrumentin tallentamat raakakuvat binäärimuodossa. Koska data ei alkuperäisessä muodossaan sovellu käytännössä tieteelliseen käyttöön, maanpäällinen prosessointiohjelmisto muuntaa sen Level 1 -dataksi, jota tutkijat voivat hyödyntää.
Sentinel 4 Level 1 Reference Processor, jonka parissa tiimimme on työskennellyt, on yksi tämän muunnoksen tekevistä ohjelmistojärjestelmistä.
Yksikkömuunnos on kuitenkin vain pieni osa prosessia. Suurin osa työstä koostuu korjausalgoritmeista, jotka kompensoivat instrumentin epätäydellisyyksiä ja fyysisiä rajoitteita. Esimerkkinä, instrumentti ja elektroniikka aiheuttavat pienen poistettavan lisäsignaalin (engl. dark current). Myös yksittäiset CCD-pikselit voivat reagoida valoon hieman eri tavoin (engl. pixel response non-uniformity) ja sekin on korjattava. Näiden korjausten jälkeen lopullinen Level 1 -kuva heijastaa vain Maasta havaittua signaalia.
Lähes vuosikymmen kehitystyötä
Yli 70 korjausalgoritmia ja erillinen kalibrointiprosessori ovat vaatineet S4 L1RP:n kehitykseltä vuosien määrätietoista työtä. Vuoden 2019 alusta lähtien 3–10 hengen tiimi on kehittänyt prosessoria pitkäjänteisesti ja tukee edelleen satelliitin käyttöönottoa.
Tähänastisista virstanpylväistä merkittävin saavutettiin 21. lokakuuta 2025, kun ESA julkaisi ensimmäisen sarjan S4-kuvia, jotka oli prosessoitu S4 L1RP:llä. Tiimimme prosessoi ensimmäiset kuvat suorassa yhteydessä ESAn kanssa. Hetki oli jännittävä, mutta palkitseva, kun tulokset ilmestyivät näkyviin.
Kuvat toivat esiin ilmakehän typpidioksidin, otsonin ja rikkidioksidin pitoisuuksia. Vaikka instrumentin ja ohjelmiston käyttöönotto on vielä käynnissä, kuvat osoittivat selvästi, että instrumentti toimii, mikä oli merkittävä virstanpylväs sekä Sentinel 4:lle, että ohjelmistolle.
Teknisen työn takana on vahva yhteistyö
Sentinel 4 -projektn onnistuminen on perustunut tiiviiseen yhteistyöhön ESAn, EUMETSATin, Airbusin, S&T Norwayn ja muiden kumppanien kanssa. Pitkissä projekteissa joustavuus, avoimuus ja ketterä ajattelutapa ovat välttämättömiä.
Minulle projektin arvo ei ole vain sen lopputuloksessa: satelliitissa, joka tuottaa tärkeää tietoa Maan ilmakehästä. Yhtä tärkeää on ollut se, miten työ on tuonut yhteen monikansallisen konsortion. Jokainen tiimi on tuonut mukaan oman osaamisensa, mikä on vahvistanut teknistä asiantuntemustamme ja samalla rakentanut Euroopan tulevaisuutta.
Haluan lämpimästi kiittää omaa tiimiämme, erityisesti projektipäällikkö Juho Miettusta, sekä ESAn, EUMETSATin, Airbusin ja S&T Norjan tiimejä tiiviistä yhteistyöstä. Työ sai myös tunnustusta marraskuussa 2025, kun tiimimme palkittiin ESAn Excellence Award -tunnustuksella parhaana alihankkijana.
Kuva: Contains modified Copernicus Sentinel data (2025), processed by IUP-Bremen/DLR/ESA
Miten mahdollistamme kriittiset avaruusmissiot ja muutamme satelliittidatan arvoksi?
