Landsat

Oorspronkelijk begon het Landsat programma onder de naam ERTS, van Earth Resources Technology Satellite. Het was een nieuwe manier om naar de Aarde te kijken. De Landsat kon het oppervlak van de Aarde waarnemen in zichtbaar licht, infrarood en ultraviolet. Door het gefotografeerde te vergelijken met waarnemingen op Aarde, kreeg men een goed idee hoe de Landsat opnamen gezien moesten worden. Al snel was het mogelijk om te zien of er bos, akkerland, stedelijke gebieden, enz. op de foto's te zien was. De eerste drie Landsats  leken erg veel op de Nimbus weersatellieten. De werkwijze en taak verschilden ook niet zoveel.
Toen de tweede ERTS in 1975 gelanceerd werd, werd de naam meteen veranderd in Landsat.

Landsat 4 was nieuw opgezet en zag er heel anders uit, met maar één groot zonnepaneel. Landsat 5 werkte tot juni 2013, dus 29 jaar! Landsat  7 en 8 werden respectievelijk gelanceerd in 1999 en 2013 en werken ook nog steeds. Nummer 9 wordt waarschijnlijk i 2021 gelanceerd. Deze satellieten verdienen geld, want de foto's zijn veel gevraagd. Niet alleen voor wetenschappers en allerlei organisaties, maar ook om mooie boeken uit te geven.

Landsat 1 had oorspronkelijk twee camera's aan boord, maar de vidicon viel al snel uit. Maar er was gelukkig ook nog een ander, vrij nieuw systeem aan boord. Een scan systeem, de Multi Spectral Scanner (MSS), of wel een systeem om tegelijk te scannen in verschillende golflengte gebieden. Daarover meer bij het onderdeel "camera".

ruimtevaartuig

Landsat 1 bestond uit een ronde doos met daaraan twee zonnepanelen. Aangezien de satelliet rond de Aarde cirkelde was een grote schotelantenne niet nodig. Van boven naar beneden zien we een gedeelte voor de standcontrole. Hierboven kun je lezen dat Landsat 5 29 jaar werkte. Dat lukt nooit als de satelliet gas in combinatie met raketjes gebruikt. Nee, men gebruikte vliegwielen, of reactiewielen.. Vergelijk het met een elektrische boormachine. Als je die aanzet, wil hij in je hand omdraaien. Dat effect kun je ook gebruiken door met behulp van draaiende vliegwielen de satelliet kleine zetjes te geven. Als je drie vliegwielen gebruikt, kun je de satelliet in alle standen zetten.
Daaronder zit de doos met magneetband recorder. Onderaan zitten antennes voor het overseinen van de gemaakte opnamen en voor het versturen van gegevens over de toestand van de Landsat. Het belangrijkste instrument is de grote rechthoekige doos onderaan. Daarin zit de multispectrale scanner, waar hieronder meer over duidelijk wordt.

Gegevens Landsat 1

hoogte (inclusief zonnepanelen): 3,05 m
diameter: 1,52 m (met zonnepanelen 3,53 m)
lanceergewicht: 891 kg
lanceerraket: Delta 1914

Landsat 4 was van een nieuwe generatie en had ook nieuwe instrumenten aan boord.De volgende drie Landsats waren hetzelfde gebouwd als nummer 4

De massa van de Landsat 4 was bij de start 1941 kg. en de lengte 4 meter. De volgende drie Landsats waren vergelijkbaar.

camera

De MSS (Multi Spectral Scanner) van Landsat 1 was gevoelig voor verschillende golflente gebieden. In de grafiek hiernaast zie je dat het gebied waarin opnamen gemaakt kunnen worden loopt van 5000 tot 11.000 Angström   (dat is 500 tot 100 nanometer). Van kanaal 4 ligt de hoogste gevoeligheid in het blauw en van kanaal 5 in het groen. De kanalen 6 en 7 liggen in het infrarood.

Infrarood vertelt ons veel over de begroeiing op de Aarde en milieuvervuiling. Alleen zien de foto's er in dat licht wel anders uit. Gezonde, groeiende planten worden helder rood afgebeeld en zieke planten vaal roze. Infrarood heeft ook weinig last van de neveligheid boven het aardoppervlak.

Omdat een vidicon niet geschikt is om opnamen in het infrarode gedeelte te maken, moest men detectoren gebruiken die wel gevoelig voor die golflengten waren. Maar daarvoor moest er wel een speciaal systeem bedacht worden om met detectoren een beeld samen te stellen.

De Landsat 1 bewoog zich in een baan om de Aarde. Bij elke nieuwe omloop was de Aarde steeds iets onder de satelliet weggedraaid. Op die manier kwam hij steeds boven een nieuw gedeelte van de Aarde. Dit maakte het mogelijk om hele stroken van de Aarde te scannen, als dat gedeelte maar door de zon beschenen werd. De Landsat 1 kon tegelijkertijd waarnemen in 4 golflengte gebieden (of vier kanalen), met 4 detectoren. In de tekening links is te zien dat een spiegel zich heen en weer beweegt en telkens een stukje van de Aarde recht onder de satelliet via een lenzenstelsel op de detectoren werpt. Op die manier worden er zes beeldlijnen tegelijk gescand. (Rechts is dat nog eens te zien). En tegelijkertijd wordt elke beeldlijn waargenomen in vier golflengte gebieden. De spiegel beweegt zich maar over klein gebiedje, zodat de beeldhoek nog geen drie graden bedraagt. Op aarde is dat toch nog een gebied van 180 km breed. Telkens komen er bij elke beweging van de spiegel 6 beeldlijnen bij. Elke beeldlijn word door de elektronica aan boord verdeeld in 3290 beeldpunten. Zo komt iedere beeldpunt overeen met een vlak van 55 bij 75 meter op Aarde. Voor het doel waarvoor Landsat ontworpen was, genoeg.

Elke detector kon in 64 helderheidwaarden metingen (opnamen dus) doen. De beeldlijnen konden meteen uitgezonden worden, of als er geen grondstation binnen bereik was, op de magneetband recorder opgeslagen worden voor latere uitzending.

Op Aarde werden de stroken in afzonderlijke foto's verdeeld. Meestal bestonden die uit foto's van 3470 lijnen. Door de aparte gegevens van de vier spectrale kanalen te gebruiken of samen te voegen, of sommige kanalen in de foto's te versterken, konden er allerlei foto's gemaakt worden. Heel vaak precies op verzoek van de gebruikers.

Landsat 1 draaide op een hoogte van 915 km in een (bijna)  polaire baan boven de Aarde; dus die baan liep over de Noord- en de Zuidpool. Zo duurde een omloop 113 minuten. Deze baan was gesynchroniseerd met de zon. Dat betekent dat de Landsat de zon altijd in de rug had, aan een zijde van de Aarde. Zo draaide hij per etmaal 14 maal om de Aarde, van het Noorden naar het Zuiden. Omdat de baan niet echt polair was, konden er gebieden tussen de 81e noorder- en 81e zuiderbreedtegraad gefotografeerd worden. Elk punt op Aarde komt na 251 omwentelingen, of 18 dagen, weer binnen bereik van de camera. Afhankelijk van de geografische breedte was de overlapping van de opnamen groot of minder groot (zie rechts). In een periode van 18 dagen kon Landsat 1 9000 opnamen opleveren.

Landsat 4 vormde het begin van een nieuwe serie . Ze hadden een extra sensor aan boord met een betere ruimtelijke resolutie. Dat betekende dat de Landsats een breder gebied van het elektromagnetisch spectrum konden "zien". Bovendien konden ze het aardoppervlak meer gedetailleerd waarnemen. Dit nieuwe instrument werd Thematic Mapper (TM) genoemd.

De TM van Landsat 4 kon 7 spectrale banden waarnemen: blauw, groen, rood, nabij infrarood, midden infrarood (2 banden) en echte warmtestraling.
De MSS van landsat 5 is in 1995 uitgeschakeld, maar het TM instrument werkte tot 2013 (29 jaar na de lancering) nog steeds. Landsat 7 is de best gecalibreerde (dus wat hij fotografeert klopt heel goed met de werkelijkheid).

De serie foto's van een zelfde gebied,door de Landsat 7 TM (hieronder) geven aan wat je met een gewone camera zou kunnen waarnemen (Panchromatic) en in de verschillende golflengtegebieden, of banden. Visible Blue, Green en Red zijn het zichtbare blauw, groen en rood. Daaronder staan vier banden die IR (Infrarode straling) waarnemen:

Door uit de verschillende golflengtegebieden te kiezen kunnen er verschillende foto's van dezelfde gebieden samengesteld worden. Elke band wordt in een andere (valse) kleur weergegeven. Deze combinaties geven ons veel informatie over de begroeiing van de Aarde.
Ook veranderingen kunnen heel goed in beeld gebracht worden. Het terugtrekken van gletsjers, het verdwijnen van bos, algen in het zeewater, enz.

resultaten

Bovenste foto:
Flevoland op 8 september 1980. Doordat er al is geoogst, is er minder vegetatie op het land en zijn er minder roodtinten dan op beelden uit mei (figuur 2). Satelliet: Landsat 2

Onderste foto:
Het IJsselmeer en Flevoland in de zomer op 1 juli 2006. De rode tinten duiden op vegetatie; het water is donkerblauw. Kale grond en bebouwing zijn lichtblauw tot grijsgroen.  Satelliet: Landsat 7.
(Kees Floor)

Tot slot een mooie foto van de Vatnajökull gletsjer op IJsland. Blauw is het ijs, rood de begroeiing. Dat zullen voornamelijk bossen zijn. Hoe roder de kleur, hoe groener het in werkelijkheid is. 

Hans Walrecht

De complete Beelden uit de Ruimte" website is te vinden op http://www.hansonline.eu/