SGOn tomografiavastaanotinverkon laajennus kohti 3D-ionosfääritomografiaa

SGO on tehnyt yhtäjaksoisesti ionosfääritomografiamittauksia viiden aseman ketjulla vuodesta 2002 alkaen. Mittauksissa vastaanotetaan ns. beacon-satelliiteista kahdella eritaajuudella (150MHz ja 400MHz) lähetettyä signaalia, joiden vaihe-erosta voidaan arvioida ionosfäärin elektronitiheyttä. Tähän asti SGO:n mittauksista on laskettu poikkeleikkaus elektronitiheydestä satelliitin lentoradan ja vastaanotinketjun välille.

Esimerkki SGO:n vuodesta 2002 operoimasta ionosfääritomografiamittauksesta. Vasemmalla ylhäällä on kuvattu beacon-satelliitin rata Skandinavian yli. Pisteet kartalla kuvaa vastaanottoasemia. Ylhäällä oikealla kunkin aseman mittaama vaihe-erokäyrä. Alhaalla vaihe-erosta inversiomenetelmällä laskettu ionosfäärin elektronitiheysjakauma.

Heinäkuun aikana SGO on asentanut Euroopan Aluekehitysrahaston rahoittamassa RLAB-hankeessa kehitettyjä uuden sukupolven RFsTomo1-vastaanottimia SGO:n mittausasemille. Kaiken kaikkiaan SGO on hankkinut kymmenen uutta vastaanotinta, joista neljä on nyt asennettu. Tarkoituksena on korvata SGO:n vanhat, vuosituhannen alusta asti toiminnassa olleet vastaanottimet ja täydentää Ilmatieteen laitoksen rakentamaa TomoScand-asemaverkkoa parantamaan verkon peittoa. 

RFsTomo1-vastaanotin edessä oikealla SGOn mittausasemalla Oulussa.

Esimerkkimittaus Kuusamoon heinäkuun lopulla asennetulta RFsTomo1-vastaanottimelta. 

Yhdessä GNSS-satelliittien (pääasiassa GPS-satelliitit) signaaleista laskettavan informaation kanssa voidaan beaconsatelliittidatoista laskea kolmiulotteinen elektronitiheysjakauma asemaverkon alueelle. Menetelmää on kehitetty yhteistyössä Ilmatieteen laitoksen kanssa.

3D-ionosfäärimittauksen periaate. Maanpinnalla olevilla GNSS- ja beaconsatelliittivastaanottimet keräävät tietoa signaalien muutoksista niiden kulkiessa ionosfäärin lävitse (Kuva: J. Norberg).

Välttämätön osa mittausta ovat toimivat beacon-satelliitit. SGO:n ionosfääritomografiamittaukset ovat nojanneet venäläisiin beacon-satelliitteihin, jotka ovat pikku hiljaa poistuneet käytöstä. Alunperin navigointitarkoitukseen laukaistut  venäläiset satelliitit on korvattu GLONASS-järjestelmällä, joka on venäläisten vastine amerikkalaiselle GPS-järjestelmästä. Tällä hetkellä aktiivisia kaksitaajuusbeaconeita ei ole montaa, mutta näköpiirissä on joitain beaconsatelliittien laukaisuja, kuten elokuussa 2017 laukaista kiinalainen CNES-1 satelliitti. 

Vuoden 2017 aikana Suomi on saanut ensimmäiset satelliittinsa Aalto-1 ja Aalto-2 avaruuteen ja seuraavana matkaan lähtee Suomi100-satelliitti. Nanosatelliitit ovat tekemässä edullisemmaksi omien beacon-lähettimien saamisen taivaalle tulevaisuudessa.

SGO:n uusien vastaanottimien mittauksia venäläisistä COSMOS-satelliiteista sekä kanadalaisesta CASSIOPE e-POP:sta:

http://www.sgo.fi/Data/Tomography/latestTomography.php

Ilmatieteen laitoksen TomoScand-vastaanotinverkko:

http://space.fmi.fi/MIRACLE/tomoscand/index.php