Landsat 8 : โครงการสานความต่อเนื่องข้อมูลภาพของพื้นโลก จากอดีตสู่อนาคต
ข่าวเกี่ยวกับกิจการอวกาศที่สำคัญที่สุดในปี ค.ศ. 2013 นี้คงไม่พ้นข่าวการยิงจรวดเพื่อนำดาวเทียมดวงใหม่ในชุด Landsat ขึ้นสู่อวกาศดาวเทียมดวงใหม่นี้เป็นดาวเทียมที่อยู่ใน “ภารกิจสานความต่อเนื่องข้อมูลภาพจากดาวเทียม Landsat (Landsat Data Continuity Mission, LDCM)” การที่ดาวเทียมดวงนี้เป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์และผู้ใช้งานข้อมูลภาพจากดาวเทียมเป็นอย่างมาก เนื่องจากข้อมูลภาพที่ได้จากชุดดาวเทียม Landsat เป็นระบบการเฝ้าติดตามการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวโลกอย่างต่อเนื่องมากว่า 40 ปี มีรูปแบบการถ่ายภาพตามแนวที่แน่นอน มีขนาดความละเอียดของจุดภาพและช่วงความยาวคลื่นที่เหมาะสมกับการเฝ้าสังเกตพื้นโลกสำหรับการใช้งานในด้านต่างๆ อาทิ เช่น การจัดการแหล่งน้ำและพลังงาน การตรวจติดตามพื้นที่ป่า สภาพแวดล้อม การวางแผนการขยายตัวของเมือง การบรรเทาภัยพิบัติ และการเกษตร เป็นต้น แต่ในช่วงปี ค.ศ.2012 ที่ผ่านมา ดาวเทียมในชุด Landsat ไม่สามารถถ่ายภาพได้เป็นปกติแล้ว
ชุดดาวเทียม Landsat ได้เริ่มต้นขึ้นและให้บริการข้อมูลภาพมาอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี ค.ศ.1972 ดาวเทียมดวงแรกในชุดคือ ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite) ซึ่งต่อมาเปลี่ยนชื่อเป็น Landsat 1 และมีการส่งดาวเทียมขึ้นทดแทนในช่วงเวลาต่อมาได้แก่ Landsat 2, 3, 4, 5, 6 และ 7 โดยประเทศไทยได้เข้าร่วมโครงการ ERTS นี้ ตั้งแต่แรกเริ่มในปี 1971 และมีการจัดตั้งสถานีรับสัญญาณภาคพื้นดินจากดาวเทียมที่เขตลาดกระบังในปี 1981 ซึ่งนับเป็นสถานีรับสัญญาณฯ แห่งแรกในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้
นับตั้งแต่ Landsat 5 ถูกยิงขึ้นสู่อวกาศตั้งแต่ปี ค.ศ.1984 ประเทศไทยได้รับประโยชน์จากข้อมูลภาพเป็นอย่างมาก โดย Landsat 5 ได้รับการออกแบบให้สามารถทำงานในวงโคจรได้อย่างน้อย 3 ปี ได้ให้บริการภาพถ่ายที่เป็นประโยชน์ต่อมนุษยชาติอย่างต่อเนื่องยาวนานจนได้รับการบันทึกจาก Guinness ว่าเป็นดาวเทียมที่โคจรปฏิบัติภารกิจยาวนานที่สุดถึง 29 ปี โคจรรอบโลกมากกว่า 150,000 รอบ และส่งข้อมูลภาพพื้นทั่วโลกกลับลงมาให้เราได้ใช้ประโยชน์กันมากกว่า 2.5 ล้านภาพ ในช่วงที่ผ่านมาดาวเทียม Landsat 5 เกิดข้อขัดข้องในการทำงานโดยเฉพาะช่วงท้ายของภารกิจ นักวิทยาศาสตร์ก็ยังสามารถแก้ไขให้ดาวเทียมกลับมาใช้งานดังเดิมได้เสมอ จนกระทั่งอุปกรณ์ถ่ายภาพหลักของดาวเทียมมีปัญหาและถูกหยุดการใช้งานลงในเดือนพฤศจิกายน 2011 ในที่สุดดาวเทียมต้องหยุดการทำงานอย่างสิ้นเชิงในเดือนธันวาคม 2012 ที่ผ่านมานี้เอง เนื่องจากระบบการควบคุมตำแหน่งไม่ทำงาน มนุษยชาติได้รับประโยชน์จากดาวเทียมดวงนี้ในการเฝ้าสังเกตปรากฏการณ์และสิ่งที่เกิดขึ้นบนพื้นโลก ตั้งแต่ การระเบิดของภูเขาไฟ Saint Helens ภัยพิบัติด้านนิวเคลียร์ที่ Chernobyl ไฟป่าและน้ำท่วมครั้งสำคัญๆ การตัดไม้ทำลายป่า การประมาณผลิตผลทางการเกษตรทั่วโลก ขยายตัวของเมือง การยืดและหดตัวของพืดน้ำแข็งที่ขั้วโลก ซึ่งช่วยให้เราเพิ่มความเข้าใจและตระหนักถึงผลจากการกระทำของมนุษย์ที่มีต่อผืนดิน
| |
| |
|
|
15 กันยายน 1973 (Landsat 1)
| |
22 พฤษภาคม 1983 (Landsat 4)
| |
31 สิงหาคม 1988 (Landsat 5)
|
| |
| |
|
|
10 สิงหาคม 1992 (Landsat 5)
| |
22 สิงหาคม 1999 (Landsat 7)
| |
30 กรกฎาคม 2011 (Landsat 5)
|
รูปแสดงพื้นที่โดยรอบภูเขาไฟ St. Helens ทางตะวันตกเฉียงใต้ของ Washington ก่อนและหลังการปะทุเมื่อวันที่ 18 พฤษภาคม 1980 ภาพนี้เป็นการผสมสีโดยใช้ข้อมูลภาพในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดใกล้ร่วมด้วย ป่าไม้จึงปรากฏเป็นสีแดง หิมะมีสีขาว และผงเถ้าภูเขาไฟเป็นสีเทา หลังจากที่ภูเขาไฟระเบิด เถ้าภูเขาไฟปรากฏเป็นสีฟ้าเทากระจายไปโดยรอบ อีกทั้งไหลลงสู่แม่น้ำเกิดเป็นทะเลสาบขึ้น สังเกตได้จากภาพปี 1983 หลังการปะทุของภูเขไฟ ลำดับภาพจากปี 1988, 1992, 1999 และ 2011เราจะเห็นการเปลี่ยนแปลงการใช้ประโยชน์ที่ดิน พืชพรรณเริ่มกลับมาปกคลุมอีกครั้งหลังจากพื้นที่ได้รับความเสียหายอย่างรุนแรง
ที่มาของภาพEarthshots: Satellite Images of Environmental Change, USGS, http://earthshots.usgs.gov/earthshots/node/20
|
| |
| |
| |
|
|
1975 (Landsat 2)
| |
1986 (Landsat 5)
| |
1992 (Landsat 4)
| |
2011 (Landsat 5)
|
การก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Chernobyl ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 ภาพปี 1975 (ซ้ายสุด) จะเห็นการก่อสร้างอ่างเก็บน้ำสำหรับระบายความร้อนในช่วงเริ่มต้น ที่เห็นได้ชัดเจนในภาพถัดๆไป เมื่อวันที่ 26 เมษายน 1986 เตาปฏิกรณ์ที่ 4 ถูกทำลายลงในอุบัติเหตุครั้งใหญ่ ภาพปี 1986 (ที่สองจากซ้าย) ถ่ายหลังจากเกิดเหตุได้สามวัน เปรียบเทียบภาพทั้งปี 1986 และ 1992 จะเห็นพื้นที่เกษตรกรรมบริเวณด้านล่างซ้ายของโรงฟ้าถูกปล่อยร้างกลายเป็นทุ่งหญ้า ขณะที่ผู้คนที่อาศัยโดยรอบโรงไฟฟ้าถูกอพยพออกจากพื้นที่ ในช่วงปี 1992 และ 2011 จะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงการใช้พื้นที่เล็กน้อย
ที่มาของภาพEarthshots: Satellite Images of Environmental Change, USGS, http://earthshots.usgs.gov/earthshots/node/12
|
ต่อมาในเดือนตุลาคม 1993 ดาวเทียม Landsat 6 ถูกยิงขึ้นแต่ไม่สามารถเข้าสู่วงโคจรได้ดาวเทียมดวงล่าสุดในชุดคือ Landsat 7 เข้าสู่วงโคจรในปี ค.ศ.1999 และยังคงทำงานจนถึงปัจจุบัน มีรูปแบบการถ่ายภาพที่ตรงกับ Landsat 5 เพื่อให้ข้อมูลภาพมีมาตรฐานเดียวกันและเพื่อประโยชน์ในการสังเกตการเปลี่ยนแปลงที่เกิดบนพื้นโลก แต่อุปกรณ์ถ่ายภาพที่ใช้ระบบกราดภาพเริ่มมีปัญหา เนื่องจากชิ้นส่วนสำหรับการกราดภาพทำงานผิดพลาด ทำให้ได้ภาพที่มีลักษณะเป็นแถบเว้นแถบในแนวนอนตั้งแต่ปี ค.ศ. 2003 ทำให้การถ่ายภาพสมบูรณ์ได้ต้องรอให้ดาวเทียมกลับมาตำแหน่งเดิมในอีก 16 วันเพื่อเก็บข้อมูลที่ขาดหายไป แล้วนำข้อมูลภาพมาซ้อนกันจึงจะได้ข้อมูลภาพครบเฟรม ซึ่งทำให้คุณภาพของข้อมูลภาพลดลงอย่างมาก เนื่องจากเป็นการเก็บข้อมูลภาพต่างเวลากัน นักวิทยาศาสตร์และผู้ใช้งานข้อมูลภาพจากดาวเทียม Landsat บางส่วนที่ต้องการข้อมูลภาพในบริเวณที่ต้องการในเวลาเดียวกันต้องกลับไปใช้ข้อมูลจากดาวเทียมดวงก่อนหน้าคือ Landsat 5 และเริ่มตั้งคำถามว่าดาวเทียมดวงใหม่ที่จะขึ้นไปทดแทน Landsat 7 จะเกิดขึ้นเมื่อใดภารกิจสานความต่อเนื่องของข้อมูลภาพจากดาวเทียม Landsat หรือ LDCM ได้เริ่มต้นขึ้นในเดือนตุลาคม ค.ศ.2002 เพื่อหาแนวทางที่เป็นไปได้ของดาวเทียม LDCM สำหรับทดแทน Landsat 7 โดยในระยะแรกมีข้อสรุปว่าให้ องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ หรือ นาซา (National Aeronautics and Space Administration – NASA) จัดซื้อข้อมูลภาพจากหน่วยงานเอกชนที่เข้าร่วมทุนกับภาครัฐฯในการจัดสร้างดาวเทียมดวงใหม่ อย่างไรก็ตามหลังจากที่ได้รับข้อเสนอจากภาคเอกชน นาซาได้ล้มเลิกแนวทางดังกล่าวไปในเดือนกันยายน 2003 และในเดือนสิงหาคม 2004 มีบันทึกออกมาจากทำเนียบขาวของสหรัฐฯ กำหนดให้ดำเนินการทดแทนดาวเทียม Landsat โดยองค์กรภาครัฐฯ โดยในเดือนธันวาคม 2005 นาซาได้เริ่มแผนงานสำหรับดาวเทียมดวงใหม่ มีกำหนดส่งดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจร ตั้งแต่วันที่ 11 กุมภาพันธ์ 2013 เป็นต้นไป โดยนาซาจะรับผิดชอบในส่วนของตัวดาวเทียม การนำดาวเทียมเข้าสู่วงโคจร ระบบการติดต่อระหว่างดาวเทียมกับภาคพื้นดิน และการเริ่มต้นระบบการทำงานของดาวเทียมในวงโคจรให้พร้อมสำหรับภารกิจ หลังจากที่ดาวเทียมทั้งระบบพร้อมปฏิบัติภารกิจ จะกำหนดให้ทางสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาสหรัฐฯ (United State Geological Survey, USGS) ดำเนินการต่อในการรวบรวม จัดทำฐานข้อมูล ประมวลผล และแจกจ่ายผลผลิตข้อมูลภาพ
LDCM ได้ดำเนินการตามแผนมาโดยตลอด จนกระทั่งเวลาประมาณ 1:00 นาฬิกาของเช้าวันที่ 12 กุมภาพันธ์ 2013 ที่ผ่านมาตามเวลาประเทศไทย นาซาประสบความสำเร็จในการส่งดาวเทียม LDCM ขึ้นสู่อวกาศด้วยจรวด Atlas V 401 จากฐานยิงของกองทัพอากาศ Vandenberg และขณะที่เขียนต้นฉบับนี้ ดาวเทียมแยกออกจากส่วนหัวของจรวดแล้วและกำลังโคจรรอบโลก ซึ่งต้องใช้เวลาตามกำหนดการอีกประมาณเกือบสามเดือนประมาณปลายเดือนเมษายน ถึงต้นเดือนพฤษภาคม 2013 ในการปรับดาวเทียมเข้าสู่วงโคจร และปรับเทียบอุปกรณ์ถ่ายภาพหลังการยิงสู่อวกาศให้ทำงานตามที่ได้วางแผนไว้ หลังจากนั้นดาวเทียม LDCM จึงจะถูกเปลี่ยนไปใช้ชื่อ Landsat 8 อย่างเป็นทางการและทาง USGS จะเริ่มให้ดาวเทียมถ่ายภาพ เพื่อให้ภารกิจสานความต่อเนื่องข้อมูลภาพจากดาวเทียม Landsat สมบูรณ์ดาวเทียม Landsat 8 จะโคจรรอบโลกหนึ่งรอบในเวลา 99 นาทีในแนวขั้วโลกเหนือใต้โดยประมาณ ที่ระดับความสูงจากพื้นโลกประมาณ 705 กิโลเมตร ถ่ายภาพในช่วงความยาวคลื่นต่างๆได้แก่ น้ำเงิน เขียว แดง อินฟราเรดใกล้จำนวน 2 ช่วง และอินฟราเรดคลื่นสั้นจำนวน 2 ช่วงด้วยความละเอียดของจุดภาพ 30 เมตร ในช่วงคลื่นอินฟราเรดความร้อนจำนวน 2 ช่วงด้วยความละเอียด 60 เมตร และภาพขาวดำความละเอียด 15 เมตร และจะโคจรกลับมาถ่ายภาพซ้ำตำแหน่งเดิมทุก 16 วันสำหรับผู้สนใจ สามารถ download ข้อมูลภาพพื้นโลกจากอดีตถึงปัจจุบันของ Landsat ดวงต่างๆได้ฟรีจาก http://glovis.usgs.gov โดยมีการแจกจ่ายข้อมูลภาพในหลายรูปแบบ ตั้งแต่รูปแบบ JPEG ที่เราสามารถใช้โปรแกรมดูภาพธรรมดาเปิดดูได้ จนถึงข้อมูลภาพที่สามารถนำไปใช้งานทางด้านวิทยาศาสตร์ซึ่งต้องใช้โปรแกรมเฉพาะในการจัดการข้อมูลภาพสำหรับการใช้งานข้อมูลภาพจาก Landsat นั้นจะได้นำเสนอในโอกาสต่อไป
เอกสารอ้างอิง
[1] Landsat Missions, http://landsat.usgs.gov/ ภาพรวมของภารกิจ Landsat รายละเอียดทางเทคนิคของอุปกรณ์ และข้อมูลภาพ
[2] Landsat Fanpage, http://www.facebook.com/NASA.Landsat Fanpage บน facebook สำหรับการสื่อสารให้ผู้สนใจที่ติดตามข่าวสารของ Landsat
[3] USGS Global Visualization Viewer, Earth Resources Observation and Science Center (EROS), http://glovis.usgs.gov/เว็บให้บริการข้อมูลภาพจากดาวเทียมฟรี ในหลายรูปแบบ โดยผู้ใช้ต้องสมัครเข้าใช้งานก่อนซึ่งสมัครได้ฟรี
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น