&#368rkutatás és környezetvédelem

Ha írkutatásról van szó, talán Jurij Gagarin vagy Farkas Bertalan neve ugrik be először. A tájékozottabbak bizonyára hallottak az amerikai írrepülőgépekről, a Nemzetközi Ûrállomásról, s gyönyörködtek már a Hubble-írtávcső szép csillagászati képeiben. Azzal is tisztában vannak sokan, hogy a hétköznapi élet számos területén használjuk közvetlenül az írkutatás vívmányait – elég csak a míholdas tévéadásokra, az időjárás-jelentésekben látható míholdképekre, vagy a GPS-navigációra gondolni. De van-e köze az írkutatásnak a környezetvédelemhez?Talán nem meglepetés, ha azt állítjuk: nagyon is sok! Az íreszközök persze nem helyettesíthetik az emberi odafigyelést: nem büntetik meg azokat, akik a törmeléket a hulladéklerakó helyett az erdőszélen borítják le, nem kaszálják le a parlagfüvet, vagy nem veszik ki a veszélyes hulladékot a háztartási szemétből. A környezetvédelem továbbra is otthon kezdődik – a Föld körüli pályán keringő mesterséges holdak abban tudnak segíteni, hogy bolygónkat globálisan, a szó szoros értelmében felülről tekinthessük át, s a döntéshozók számára objektív mérésekkel, információval szolgáljanak.

Ózonelemzés: valami rém-lik…
A sztratoszférában, 25 km körüli magasságban található ózon szerepe az, hogy megvédjen bennünket (és az élővilágot) a Napból érkező káros ultraibolya sugárzás jelentős részétől. Az elmúlt évtizedben a globális magaslégköri ózonmennyiség évi 0,3%-os csökkenést mutatott, megnövelve ezzel a bőrrák és a szembetegségek kockázatát. Az ózonréteg vékonyodását a természetes időjárási folyamatok mellett a légkörbe juttatott, klórkibocsátást jelentő szennyező anyagok (klór-fluor-karbonok) idézik elő. Bár ezek használatát az 1987-es Montreali Jegyzőkönyv nyomán sikerült visszaszorítani, a légkörből még mindig nem tíntek el. Az ózonveszteség a Déli-sarkvidék felett a leglátványosabb… Szakemberek míholdakon elhelyezett míszerekkel mérik folyamatosan az ózonlyuk mélységét és kiterjedését. Az (először 1985-ben észlelt) ózonlyuk általában novemberig vagy decemberig marad fenn, amíg meg nem kezdődik az egyenlítői vidékek felett nagy mennyiségben képződő háromatomos oxigénmolekulák beáramlása. (A kedvezőtlen hőmérsékleti folyamatok miatt a Déli-sarkvidék feletti ózonveszteség idén volt a legnagyobb.) A míholdas mérések azért fontosak, mert a kapott adatok elemzésével meghatározhatók s előrevetíthetők a változások. A jelenlegi számítások szerint a sztratoszferikus ózonréteg csak 2060 utánra állhat helyre, de talán még sikerült időben visszafordítani a veszélyes folyamatot.

Kevésbé megnyugtató a helyzet a globális felmelegedéssel kapcsolatban. Egyre közismertebb, hogy bolygónk átlaghőmérsékletének emelkedése – különösen az elmúlt 30 évben – felgyorsult. Értéke mostanra elérte az évtizedenkénti 0,2 Celsius-fokos sebességet. Bár a földtörténet különböző időszakaiban természetes felmelegedések és lehílések váltották egymást, egyre nyilvánvalóbb, hogy az emberi tevékenység során kibocsátott szenynyező anyagoknak szerepük van a folyamat előidézésében. Az üvegházhatást kiváltó gázok csapdába ejtik a napsugárzás hőjét, ezáltal hozzájárulnak a földfelszín felmelegedéséhez. A természetes úton is keletkező szén-dioxid, metán, vízgőz mellett számos, csak az ipari tevékenység folyamán felszabaduló gáz kerül a légkörbe. Szembetínő, hogy az északi félteke magasabb szélességeinél a legdrámaibb a változás . Ennek oka a jég- és hótakaró, amely a melegedés hatására fogyatkozik. Az alóluk előbukkanó, sötétebb felszín további hőt képes tárolni, így erősíti a folyamatot. Az óceánok általában lassabban melegszenek, a mélyebb vízrétegek több hőt képesek elnyelni. A Csendes-óceán nyugati és keleti medencéje közötti különbségek ugyanakkor a globális időjárási anomáliákat okozó El Niño jelenség erősödését vetítik elő. Kimutatható, hogy a felmelegedésre az élővilág is reagál. Bizonyos állat- és növényfajok elterjedési területe lassan a sarkvidékek irányába kezd húzódni. Mostanra a globális hőmérsékleti értékek kb. 1 Celsius-fokra megközelítették az elmúlt egymillió évre jellemző maximumot. Még 2–3 fokos melegedés után már valószíní, hogy a Föld nem marad ugyanolyan bolygó, mint amilyennek megszoktuk…

Az Európai Ûrügynökség (ESA) Envisat földmegfigyelő mesterséges holdjának felvételeit arra is használják, hogy kimutassák a korallzátonyok kifehéredését. A jelenség akkor lép fel, amikor a korallokkal szimbiózisban élő, és a telepek jellegzetes színét adó algafajták eltínnek. Oka a tengervíz hőmérsékletének a szokásos nyári maximum fölé emelkedése. Tömegesen utoljára 1998-ban és 2002-ben fordult elő. A míholdas mérések objektív, rendszeresen ismételhető megfigyelést tesznek lehetővé. Az Ausztráliában végzett tanulmányok szerint a 15 különböző hullámsávban készülő képek alapján már 2%-nyi változás is kimutatható. A korall 7–8 százalékának kifehéredése pedig akár 10 m-es vízmélységig is felismerhető. A kifehéredő korall érzékenyebb lesz az ökoszisztéma egyéb változásaira. Pusztulásuk természetvédelmi kérdés, de kihat a halászat és a turizmus alakulására is. A mind gyakoribb kifehéredés a szakértők gyanúja szerint az egyik jele a globális felmelegedésnek.

Égi nyomkövetők: szenny és élettér
A míholdak detektorai képesek a különféle szennyeződések nyomon követésére is. A nitrogén-dioxid és a nitrogén-oxid a nehézipar, az erőmívek és a nagy közúti forgalom nyomán kerülnek a levegőbe, de természetes úton is képződnek: a biomassza égésekor, talajban élő mikrobák anyagcsere-termékeként vagy villámlások hatására a légkörben. Belégzésük tüdőkárosodást, légzőszervi megbetegedéseket okozhat. Az ipari forradalom előtti időkben csak mintegy hatodannyi volt belőlük a légkörben, mint manapság, amikor is a nagyvárosok fölött a legrosszabb a helyzet. De míg Európa-szerte valamint az Egyesült &Aacutellamok keleti partvidékén bár magas a NO2-koncentráció, ám többé-kevésbé állandó, néhol még lassan csökken is  – addig Kína sírín lakott ipari területei fölött a növekedés jelentékeny: az eltelt tíz évben 50 százalékos. Egy–két év múlva, a mérési technika fejlődésével lehetővé válik a legfontosabb üvegházhatású gáz, a szén-dioxid koncentrációjának a megbízható globális míholdas meghatározása is. Ezen dolgozik az amerikai, a japán és európai írügynökség is.

Egyes európai nagyvárosokban kísérleteznek olyan előrejelző rendszerrel, amely utcaszintí légszennyezési információkkal látná el a felhasználókat, a helyszíni mérések mellett míholdas adatokat is alkalmazva. A légúti betegségben szenvedők figyelmeztető üzeneteket kaphatnának mobiltelefonjukra, mielőtt a levegő szennyezettsége eléri a kritikus értéket. Míholdas távérzékeléssel a légkörbe jutott szennyeződéseken kívül kimutathatók a talajra vagy a tengerek, óceánok vízfelszínére került szennyfoltok is. A méréseket általában a látható és az infravörös fény tartományában, egyszerre több hullámhosszon végzik. Szép számmal míködnek rádióhullámokat kibocsátó, s a felszínről visszavert jeleket elemző radaros míholdak is. E módszerrel éjjel, illetve rossz időjárási körülmények között is gyíjthetnek adatot, hiszen a rádióhullámok áthatolnak a felhőzeten. Egy-egy olajszállító tartályhajó balesete során például a tengerbe ömlött olajról másképpen verődnek vissza a radarjelek, így a folt terjedése és vonulása könnyen követhető.

A míholdas adatok jelentős szerephez jutnak a különböző természeti katasztrófák (földrengések, szökőárak, földcsuszamlások, vulkánkitörések, árvizek, erdőtüzek), nagy ipari és közlekedési balesetek következményeinek megfigyelésében is. &Iacutegy a védekezés könnyebben tervezhető, a károk elhárítása hatékonyabb lehet. Ma már igazából semmilyen jelentős, a környezetet károsító esemény nem tartható sokáig titokban. Az éppen húsz éve bekövetkezett csernobili atomerőmí-baleset volt az első alkalom, hogy kereskedelmi távérzékelő mesterséges hold által készítettképet használjon fel a média egy katasztrófa tényének gyors, egyértelmí igazolására. Különösen értékes
a felülről kapott riasztás az emberlakta területektől távoli vidékeken. Az antarktiszi Mount Erebus vulkán 2004-es aktivizálódását például az amerikai EO–1 mesterséges hold fedélzetén elhelyezett míszerek adatai alapján egy számítógépes program vette először észre – emberi beavatkozás nélkül.Három afrikai ország (a Kongói Demokratikus Köztársaság, Ruanda és Uganda) határvidékén élő mintegy 700 hegyi gorilla is sokat köszönhetne a míholdas távérzékelésnek – ha tudnának róla, hogy a rezervátumaikat az írből is figyelik! A szinte megközelíthetetlen, erdőkkel borított, s válságokkal sújtott területeken a virágzó illegális fakitermelés és orvvadászat miatt veszélybe kerültek a természeti értékek, a gorillákéletfeltételei. A míholdas felvételek, digitális terepmodellek, a földhasználatra és a felszínborításra vonatkozó térképek alapján az utóbbi 15 évre vonatkozó változásokról is információhoz jutnak a kutatók, s ez segíti a cselekvési programok kidolgozását. A programot az UNESCO szervezi, az itt alkalmazott módszerek később más világörökségi helyszíneken is hasznosak lehetnek.

A míholdas megfigyelés egy szigorúan védett halfaj illegális halászatának visszaszorítására is alkalmas. Az Indiai-óceán közepén kitüremkedő Kerguélen-szigetek a Föld egyik legfélreesőbb szárazföldje. A környékbeli vizekben viszonylag nagy számban él a patagóniai foghal, más nevén chilei tengeri sügér. Húsának feketepiaci ára miatt szokás „fehér aranynak” is nevezni. Ez a 40 millió éves, különleges halfaj a túlhalászat miatt a kipusztulás szélére került. Márpedig e fagyálló-vérí hal egyike azon kevés élőlényeknek, amelyek meg tudnak élni az antarktiszi jégmezők alatti tengerben is, s ekként fontos szerepet töltve be a táplálékláncban mint a bálnák és fókák eledele. Egy-egy példány akár 40 évig is elél, de egy évtizedig is eltart, mire teljesen kifejlődik. Ezért ez a faj különösen érzékeny minden külső beavatkozásra. Radaros míholdas távérzékelési adatok segítségével az orvhalászok hajóinak 90 százalékát sikerült eltüntetni a környékről. A méréseket 2004 eleje óta az európai Envisat és kanadai Radarsat–1 holdak szolgáltatják. Az információkat a francia haditengerészet veszi, akik gondoskodnak a halászhajók eltávolításáról.

Közvetett védelem:  Mars-kutatók legyei
Az írkutatás nem csak közvetlenül, de áttételesen is jótékonyan segíti a környezet védelmét. Egy sor környezetkímélő technológia valójában írkutatási alkalmazásokból, míszerfejlesztésekből nőtt ki, mint hasznos melléktermék. Ez a terület – különleges célja, igényei révén – mindig is igényelte az élvonalbeli míszaki megoldásokat. A megszerzett tudás aztán megtalálta útját a civil alkalmazások felé. A vonalkódrendszer, a fülbe helyezhető infravörös lázmérő, a számítógépes játékokhoz használt joystick, a karcolásmentes szemüveglencsék vagy a kórházak számítógépes tomográfja az írhajózással, írkutatással kapcsolatos alkalmazásokra vezethetők vissza. A környezet védelmével összefüggő hasznos melléktermékekből álljon itt három példa. A míholdas távérzékelésben sikerrel alkalmazott kamerák egyszerre több különböző hullámhosszon képesek mérni, s az adatokat együtt feldolgozni és értelmezni. Az alapelv alkalmazásával olyan kézi képalkotó berendezéseket is lehet készíteni, amelyekkel a haszonnövények levelei vizsgálhatók. &Iacutegy a szabad szemmel látható hatás megjelenésénél hetekkel korábban kimutatható a víz vagy a tápanyagok hiánya, a betegség, a rovarok károsítása. Ezzel időt és növényvédő szereket lehet megtakarítani, csökkentve a környezet terhelését. Kimutathatók szemmel észrevehetetlen tulajdonságok is, például hogy egy növény génkezelt-e vagy sem. Az írhajósok számára létfontosságúak a hatékony levegő- és víztisztító berendezések. A számukra kidolgozott eljárások földi körülmények közepette is hasznosakká váltak: az eredetileg a légkör összetételét kutató míholdakra kifejlesztett technológia az autók kipufogórendszerében hasznosult. Az alacsony hőmérsékleten is hatásos katalizátor révén a káros anyagok kibocsátása akár 30%-kal is csökkenthető.

Olyan hétköznapi dolognak, mint a szemtelen s fertőzést hordozó legyek irtásának is lehet köze az írkutatáshoz – még ha ez esetben szerencsés véletlen felfedezésről van is szó. A történet az 1976-os Viking írszondákkal kezdődött. A szondák egyik legfontosabb feladata a Marson esetleg létező élet nyomainak keresése volt. Ebből a célból egy kutatócsoport olyan tápanyagokkal kísérletezett, amelyek a feltételezett marsi mikrobák kimutatása során, azok kitenyésztésére lettek volna használhatók. Az egyik összetevő anyag véletlenül épp péntek délutánra készült el, és egy nyitott edényben a laboratórium asztalán maradt egészen hétfő reggelig, amikor a munkát folytatni tervezték. A kutatók nagy meglepetésére az edény körül egy halom döglött légy feküdt a padlón. Nagyjából ebben az időben kezdődött az Egyesült &Aacutellamokban az a kampány, amelynek során az erősen mérgező rovarirtó szereket szerették volna környezetkímélőbbekkel felváltani. A véletlenül felfedezett légyölő összetevőit, s egy sor hozzá hasonló vegyületet hosszas kísérletek során vizsgálták. Végül felfedeztek egyet, amely hatásának lényege a légy életciklusába való beavatkozás. Nem a felnőtt egyedeket mérgezi meg, hanem a lárvák bebábozódását akadályozza. &Iacutegy a következő generáció ki sem fejlődik. A szer zárt térben is biztonságosan alkalmazható, a biogazdaságok számára is engedélyezett. A hatás nem kémiai, hanem fizikai (a lárvákat kiszárítja), így attól sem kell tartani, hogy a rovarok idővel ellenállóvá válnak a légyirtóval szemben.

Ha az írkutatás is környezetszennyező
Az íreszközök pályára állítása veszélyes üzem, időnként előfordulhatnak balesetek. Ezek során szennyező anyagok juthatnak a légkörbe vagy a Föld felszínére. A legnagyobb nyilvánosságot általában az írszondákra szerelt nukleáris energiaforrások kérdése, az ezekkel kapcsolatos aggodalom kapja. A Föld körüli pályán vagy a Naprendszer belső vidékein dolgozó íreszközök energiaellátását rendszerint napelemekkel biztosítják. A külső bolygókhoz indított írszondák esetén azonban a napelemes módszer nem alkalmazható: a nagy távolság miatt a napsugárzás igen gyenge, az íreszközök hasznos méretéhez képest óriási napelemtáblákra volna szükség. A régóta (már az 1960-as évektől) alkalmazott megoldás olyan energiaforrás, amelyben a radioaktív plutónium-238 izotóp természetes bomlása során keletkezett hőt alakítják elektromos energiává. A generátor mérete kellőképpen kicsi, élettartama pedig elég hosszú ahhoz, hogy a Naprendszer határáig, immár 15 milliárd kilométerre jutott (1977-ben útjára indított) Voyager–1 még ma is tudjon életjelet adni magáról. De a Jupiter, Szaturnusz, Uránusz és Neptunusz bolygókat, gyírí- és holdrendszereiket közelről tanulmányozó, lenyígöző képeket és fontos tudományos adatokat gyíjtő más írszondák (a Pioneer–10, a Pioneer–11, a Voyager–1, a Voyager–2, a Galileo, a Cassini) sem míködhettek volna ezen energiaforrások nélkül.

Gond abból fakadhat, ha a radioaktív izotópokkal a fedélzetén útra induló írszonda a start során balesetet szenved, és a sugárzó anyag szétszóródik a földi légkörben. Ennek a kockázata ugyan kicsi, de mégsem elhanyagolható. A NASA történetében az elmúlt négy évtized során előfordult már, hogy 3 kg plutónium jutott a levegőbe. Ezért az amerikai írhivatalnak minden start előtt meg kell becsülnie a kockázatot, s mindent meg kell tennie annak ésszerí szinten való tartásáért. Legutóbb, 2006 januárjában a Plútó felé indított, oda csak 2015-ben elérő New Horizons-szonda vitt magával radioizotópos termoelektromos generátort – a start szerencsére sikeres volt. A 11 kg-nyi plutónium-dioxiddal feltöltött áramfejlesztő még egy évtized múlva is 200 W teljesítmény előállítására lesz képes. A szokványos indítás sem feltétlenül környezetbarát. Ennek az az oka, hogy az íreszközöket pályára állító rakéták hajtóanyaga többnyire mérgező vegyületeket is tartalmaz. Ezeknek egy kis, fel nem használt része nagy területen szétszóródhat. Szibéria gyéren lakott déli területein, a kazahsztáni Bajkonur írrepülőterétől északra egyes vizsgálatok szerint bizonyos betegségek előfordulási gyakorisága a normálisnak a kétszerese is lehet. Ezt – bár sokan vitatják – talán összefüggésbe lehet hozni a rakétaindításokkal. Mindenesetre a fő amerikai és európai használatú indítóhelyek esetében a hordozórakéták a tenger felé veszik az irányt, ezért az esetleges hasonló szennyeződés nem érint közvetlenül lakott területeket. Ugyanakkor ígéretes kísérletek folynak parafinalapú, gazdaságos, biztonságos és környezetbarát rakéta-hajtóanyagok szolgálatba állítására.

Az persze nyilvánvaló, hogy általában az ipari tevékenység szennyező hatásához mérve az írtevékenységé elenyésző. Sokkal többet köszönhet viszont az emberiség az írkutatásnak: mára megtanultuk a Föld bolygót egységes egészként látni. Felismertük sebezhetőségét, s az is minden eddiginél világosabbnak tínik, hogy igencsak vigyáznunk kell rá. Ha egy kis szerencsénk van, még nem késő! Ehhez azonban az elkövetkezendő évtizedekben is szükségünk lesz egyre több írbéli szemre. &Iacutegy vagyunk csak képesek gyorsan és megbízhatóan mérni az üvegházhatású gázok koncentrációját, megfigyelni a savas esők növényzetre gyakorolt hatását, a trópusi esőerdők területének csökkenését, a sivatagok terjedését, a jégtakaró fogyását, az óceánok vízszintjének változását, az ózonlyukat. Csak akkor van egyáltalán esélyünk a problémákat kezelni, ha pontosan tudjuk, hogy hol és miért keletkeznek. §


  • Gleccserriadó!
    Különböző időpontokban végzett míholdas radarmérések összevetésével jól vizsgálható, miként változik, alakul a földfelszín.  A természetes folyamatokra jellemző, de vészjósló példa a Föld sarkvidéki jégtakarójának vékonyodása. Az immár 15 éve gyílő míholdradaros adatokból kirajzolódó, a lassú változásokat feltáró kép meglehetősen riasztó. Grönland gleccserei egyre gyorsabban haladnak a tenger felé. Az összefüggő grönlandi jégmező több mint 1,8 millió négyzetkilométerre terjed ki, átlagos vastagsága 2,3 km. Ez a Föld második legnagyobb fagyottédesvíztartaléka. A mennyiségére jellemző, hogy ha mind elolvadna, közel 7 méterrel emelné meg a világ tengereinek szintjét. Távolról sem kellene azonban mindnek elolvadnia ahhoz, hogy döbbenetes hatással legyen az észak-atlanti térség klímájára a Golf-áramlat gyengítése révén. Míg a part menti részeken a jég olvad és vékonyodik, a belső jégmező – a míholdas adatokon alapuló elemzések szerint – elegyes képet mutat. Az 1500 méter feletti magasságban fekvő területeken összességében évi 6,4 cm-es jégvastagodást észleltek, az alacsonyabban fekvő vidékeken pedig 2 cm-es vékonyodásra utalnak az adatok. Az egész vizsgált területre vonatkozó átlagos emelkedés 5,4 centiméter évente. A vastagodás valószíníleg a hóhullás erősödésének tudható be.

    A kutatók szerint azonban nincs különösebb ok az optimizmusra. Az adatsor még mindig meglehetősen rövid időt ölel fel, és semmi sem garantálja, hogy a most megfigyelt jégvastagodás egy hosszú trend része, nem csak egy periodikus változás emelkedő szakasza. Egyes modellszámítások szerint 3 Celsius-fokos globális felmelegedés alatt a grönlandi jégtakaró – a lehulló több hó miatt – inkább vastagszik, nagyobb hőmérséklet-emelkedésnél viszont már olvadásnak indul. A legfrissebb adatok szerint ez a kedvezőtlen fordulat már be is következett!  A megfigyelések folytatására az ESA külön mesterséges holddal (CryoSat) készül, amely a 2005-ös start során szerencsétlenül járt ugyan, de pótlásán dolgoznak.Felszínborítás Magyarországon a budapesti Földmérési és Távérzékelési Intézetben (F&OumlMI) foglalkoznak környezetvédelmi távérzékelési alkalmazásokkal is. Az elmúlt évek során, 1990 körül készült írfelvételek alapján létrehozták az ország teljes felszínborítási adatbázisát. Az egy évtizeddel később készült, új felvételek bevonásával megkezdődött az adatbázis frissítése. Ennek alapján a beépített és a zöldterületben lezajlott változások jól láthatók, segítve a környezettel való gazdálkodás tervezését. Az intézet honlapja: www.fomi.hu.