รายงานล่าสุดระบุว่า องค์การอวกาศยุโรป (ESA) กำลังก้าวข้ามขีดจำกัดทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม ด้วยการส่งทีมนักวิทยาศาสตร์ผู้กล้าหาญลงพื้นที่ในภูมิภาคอาร์กติก เพื่อดำเนินภารกิจสำรวจภาคสนามที่ท้าทาย ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาและปรับเทียบดาวเทียมโคเปอร์นิคัส (Copernicus) รุ่นใหม่ 3 ดวง ที่มุ่งเน้นการตรวจสอบน้ำแข็งทะเล (sea ice) ซึ่งกำลังลดลงอย่างรวดเร็วจากวิกฤตสภาพภูมิอากาศโลก
ภารกิจสำรวจภาคสนามครั้งนี้มีชื่อว่า Copernicus Expansion Missions Sea Ice Experiment มุ่งเน้นไปที่ดาวเทียมสำคัญ 3 ดวง ได้แก่ โคเปอร์นิคัส อิมเมจจิง ไมโครเวฟ เรดิโอมิเตอร์ (CIMR), โคเปอร์นิคัส โพลาร์ ไอซ์ แอนด์ สโนว์ โทโพกราฟี อัลติมิเตอร์ (CRISTAL) และ โคเปอร์นิคัส เรดาร์ ออบเซอร์วิง ซิสเต็ม ฟอร์ ยุโรป แอท แอล-แบนด์ (ROSE-L) ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นส่วนหนึ่งของ ภารกิจขยายกลุ่มดาวเทียมโคเปอร์นิคัส เซนติเนล (Copernicus Sentinel Expansion missions) จำนวน 6 ดวง ที่ ESA กำลังสร้างขึ้นเพื่อโครงการสังเกตการณ์โลกของสหภาพยุโรป หรือ โคเปอร์นิคัส (Copernicus).
โครงการ โคเปอร์นิคัส เป็นโครงการสังเกตการณ์โลกชั้นนำของสหภาพยุโรป ที่ใช้ข้อมูลจากดาวเทียมและเครื่องมือภาคพื้นดิน เพื่อให้ข้อมูลที่แม่นยำและทันเวลาสำหรับการบริหารจัดการสิ่งแวดล้อม ความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และการสนับสนุนความมั่นคงของพลเมืองยุโรป
ความสำคัญของการทดสอบภาคสนามในสภาพแวดล้อมจริง
การสร้างดาวเทียมที่ล้ำสมัยนั้นไม่สามารถทำได้เพียงแค่การศึกษาทางวิทยาศาสตร์ การทดลองในห้องปฏิบัติการ หรือการทำงานทางวิศวกรรมในห้องปลอดเชื้อเท่านั้น แต่ยังต้องอาศัยการสำรวจภาคสนาม ซึ่งนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจะทดสอบเครื่องมือดาวเทียมภาคอากาศและภาคพื้นดินภายใต้สภาพแวดล้อมจริง เพื่อตรวจสอบเทคนิคการวัด ประเมินประสิทธิภาพของเครื่องมือ และปรับปรุงอัลกอริทึมการประมวลผลข้อมูล
การรวบรวมข้อมูลจากการสังเกตการณ์ภาคสนาม และนำมาเปรียบเทียบกับการวัดทางอากาศและข้อมูลดาวเทียมที่มีอยู่ จะช่วยให้นักวิจัยสามารถปรับเทียบเซ็นเซอร์ ปรับปรุงผลิตภัณฑ์ข้อมูล และลดความไม่แน่นอนก่อนการปล่อยดาวเทียมขึ้นสู่ห้วงอวกาศ ซึ่งสำหรับภารกิจของ CIMR, CRISTAL และ ROSE-L ซึ่งแต่ละดวงวัดคุณสมบัติของน้ำแข็งทะเลด้วยวิธีที่แตกต่างกัน งานพื้นฐานนี้จึงมีความสำคัญเป็นพิเศษ
คุณสมบัติสำคัญ เช่น ความลึกของหิมะ ความเค็มของหิมะ ความหนาของน้ำแข็ง และความขรุขระของพื้นผิว ล้วนเป็นส่วนหนึ่งของระบบโลกที่กำลังเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในภูมิภาคขั้วโลกอันเป็นผลมาจากวิกฤตสภาพภูมิอากาศ และพารามิเตอร์ที่สำคัญเหล่านี้ยังคงเป็นสิ่งที่ท้าทายในการวัดจากอวกาศอย่างแม่นยำ
นักวิทย์เผชิญความท้าทายในอาร์กติก
ด้วยเหตุนี้ ทีมนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันต่างๆ เช่น มหาวิทยาลัยแคลการี (University of Calgary), มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเดนมาร์ก (Technical University of Denmark), สถาบันอัลเฟรด เวเกเนอร์ (Alfred Wegener Institute), นาซา (NASA) และ ESA จึงกำลังปฏิบัติภารกิจในภูมิภาคอาร์กติกเป็นเวลา 6 สัปดาห์ ในโครงการ Copernicus Expansion Missions Sea Ice Experiment
ภารกิจสำรวจภาคสนามประเภทนี้ไม่ใช่สำหรับคนใจเสาะ เป็นสภาพแวดล้อมที่โหดร้ายอย่างยิ่งและมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ทีมงานนักวิทยาศาสตร์ผู้ทรหดต้องเผชิญกับอุณหภูมิเยือกแข็ง ลมแรงจัด และวันอันยาวนานในพื้นที่ เคมบริดจ์เบย์ นูนาวุต ในเขตอาร์กติกของแคนาดา
คุณทาเนีย คาซาล (Tania Casal) นักวิทยาศาสตร์แคมเปญของ ESA กล่าวว่า “แคมเปญนี้เป็นการดำเนินการครั้งสำคัญที่เกี่ยวข้องกับทีมนักวิทยาศาสตร์ที่ทุ่มเทและมีแรงขับเคลื่อนสูง การจัดตั้งนี้สร้างขึ้นจากความสำเร็จของโครงการ MOSAiC (Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate) โดยปรับโครงสร้างให้เข้ากับวัตถุประสงค์ใหม่ที่ทะเยอทะยานไม่แพ้กัน”
แคมเปญนี้เน้นไปที่การสำรวจน้ำแข็งทะเลปีแรก (first-year sea ice) โดยเฉพาะสภาพที่ชั้นเกลือยังคงรักษาไว้ที่ฐานของชั้นหิมะ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญแต่สังเกตได้ยาก ที่มีอิทธิพลต่อการกระเจิงของไมโครเวฟ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างหิมะ-น้ำแข็ง และประสิทธิภาพการดึงข้อมูลดาวเทียม
ซึ่งแตกต่างจาก MOSAiC ที่เป็นการสำรวจบนน้ำแข็งทะเลที่ลอยตัว เป้าหมายของแคมเปญนี้คือการวัดในสภาพแวดล้อมน้ำแข็งที่คงที่ โดยที่การเคลื่อนที่ของน้ำแข็งจะไม่รบกวนการสังเกตการณ์ซ้ำและการทดลองที่ควบคุมได้ ด้วยเหตุผลนี้ เคมบริดจ์เบย์ จึงเป็นสถานที่ที่เหมาะสมอย่างยิ่ง เนื่องจากมีน้ำแข็งปีแรกที่เป็นตัวแทนของสภาพจริง พร้อมทั้งการเข้าถึงด้านโลจิสติกส์ที่สะดวก
การเชื่อมโยงข้อมูลภาคพื้นดิน อากาศ และอวกาศ
ดร. คาซาล กล่าวต่อว่า “เรากำลังรวบรวมชุดข้อมูลการวัดที่ครอบคลุมเป็นพิเศษ โดยผสานการสังเกตการณ์ภาคพื้นดินและภาคอากาศที่กว้างขวางในระหว่างที่ดาวเทียมโคจรผ่าน การสังเกตการณ์ภาคพื้นดินประกอบด้วยการวัดด้วยสแคตเทอโรมิเตอร์ การสำรวจหลุมหิมะ การสำรวจด้วยเครื่องมือ Magna Probe การสำรวจโปรไฟล์ไมโครเพ็นของหิมะ และเทคนิคทางธรณีฟิสิกส์และการจำแนกลักษณะหิมะที่เสริมกันอีกมากมาย”
ชุดข้อมูลในสถานการณ์จริงเหล่านี้ถูกจับคู่กับการสังเกตการณ์ทางอากาศจากอัลติมิเตอร์เลเซอร์และเรดาร์ เรดาร์หิมะ และระบบแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งให้ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับความลึกของหิมะ ความหนาของน้ำแข็ง ความขรุขระของพื้นผิว และโครงสร้างใต้พื้นผิว
ที่สำคัญคือ การวัดเหล่านี้กำลังถูกเก็บรวบรวมภายใต้เส้นทางโคจรของดาวเทียม ไครโอแซท (CryoSat), ไอซ์แซท-2 (ICESat-2) ของนาซา และ โคเปอร์นิคัส เซนติเนล-3 (Copernicus Sentinel-3) เป็นต้น ทำให้สามารถเปรียบเทียบโดยตรงระหว่างการสังเกตการณ์ภาคสนาม การสำรวจระยะไกลทางอากาศ และการดึงข้อมูลจากดาวเทียม
ด้วยการเชื่อมโยงการวัดที่ดำเนินการบนภาคพื้นดิน จากเครื่องบิน และจากอวกาศ แคมเปญนี้จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของ CIMR, CRISTAL และ ROSE-L ก่อนที่จะถูกปล่อยขึ้น ทำให้ลดความไม่แน่นอนและเสริมสร้างความเชื่อมั่นในข้อมูลที่ดาวเทียมเหล่านี้จะส่งมอบให้แก่มนุษยชาติต่อไปในอนาคต เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นในการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศโลก
