Satellieten instellen vanaf de aarde – Hoe kalibreer je een satelliet vanuit de aarde?
Hoe kunnen we erop vertrouwen dat een satelliet, die honderden kilometers boven de aarde zweeft, onze planeet nauwkeurig meet? Verrassend genoeg ligt een deel van het antwoord gewoon op de grond. In dit experiment gebruiken onderzoekers een Integrated Geodetic Reference Station (IGRS) om radarsatellieten te kalibreren. Dit maakt aardobservatie nauwkeuriger—cruciaal voor het volgen van klimaatverandering, het monitoren van infrastructuur en het inschatten van milieurisico’s.
Dit experiment valt bij UT FieldLab onder het thema Stedelijke infrastructuur. Bekijk hier alle experimenten die horen bij dit thema.
Wat doet een radarsatelliet?
Radarsatellieten maken bijna dagelijks beelden van het aardoppervlak. Met technieken zoals Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) kunnen onderzoekers informatie halen uit deze beelden over bijvoorbeeld bodemstabiliteit en subtiele veranderingen in de tijd. Omdat radarsatellieten werken met microgolven (golflengtes van 3,1 cm, 5,6 cm en 24 cm voor respectievelijk X-, C- en L-band), is de theoretische precisie van InSAR-producten zoals vervormingskaarten en tijdreeksen op millimeterniveau. Maar door positioneringsfouten van de satelliet is de locatiebepaling van radarreflecties vaak slechts op decimeter- of meterniveau nauwkeurig—onvoldoende voor veel toepassingen. Zonder een referentie op de grond, zoals GPS of een hoekreflector, blijven radarmetingen relatief in tijd en ruimte, en kunnen ze niet goed worden gekoppeld aan andere geodetische data.
Wat onderzoeken we?
Het doel van dit experiment is om radarsatellietmetingen te kalibreren met behulp van een vast, betrouwbaar referentiepunt op aarde: de IGRS. Deze meetpost maakt deel uit van een netwerk van stations in Nederland en België. Daarmee kunnen onderzoekers bijvoorbeeld de effecten van zoutwinning in Hengelo of ondergrondse gasopslag in Gronau in kaart brengen.
Hoe werkt het?
Centraal in de opstelling staat de Integrated Geodetic Reference Station (IGRS), die meerdere instrumenten combineert voor nauwkeurige kalibratie:
Double BackFlip (DBF) hoekreflectoren – speciaal ontworpen om radarsignalen terug te kaatsen naar de satelliet, zodat meetafwijkingen gecorrigeerd kunnen worden. De twee reflectoren zijn geschikt voor satellieten in zowel opgaande als neergaande banen.
- Binnenste been van elke reflector: 90 cm
- Nominale Radar Cross Section (RCS) voor Sentinel-1 C-band: 28,5 dBm²
- Standaarddeviatie van de dubbelverschilmeting in de lijn-van-zicht richting: 0,28 mm
GNSS-ontvanger en antenne – meet de exacte positie en bodembewegingen met millimeterprecisie.
- Samenstelling: PolaRx5 UNAVCO ontvanger, multifrequentie chokering antenne, kabel en adapter
Laserreflectorplatform – dient als kalibratiedoel voor luchtlaser-scans, zoals die gebruikt worden voor het Actueel Hoogtebestand Nederland (AHN).
Waterpasbouten – verbinden de IGRS met het Nederlandse NAP-hoogtesysteem.
360° camera – houdt de omgeving en weersomstandigheden in de gaten, zodat onderzoekers factoren zoals vegetatie en atmosfeer kunnen analyseren die invloed hebben op radarreflecties.
Samen zorgen deze instrumenten ervoor dat satellietdata gekoppeld kunnen worden aan een wereldwijd referentiekader, zoals het International Terrestrial Reference Frame (ITRF), wat consistentie over de hele wereld garandeert.
Waarom is dit belangrijk?
Betrouwbare satellietmetingen zijn essentieel voor toepassingen zoals het monitoren van grondwaterstanden, het opsporen van verzakkingen in steden en het volgen van instabiliteit in infrastructuur. Door vanaf de grond te kalibreren, zorgen we ervoor dat radardata niet alleen nauwkeurig zijn, maar ook wereldwijd vergelijkbaar.