20160421 ARS vorming aardobservatie presentatie

o Aardobservatie• actief/passief• Banen• Functies• Golflengtes• Beelden

o Eur. Voorbeelden

o Quiz

AR SandboxAardobservatie

Augmented Reality Sandbox van ESEROAardobservatie

21 april2016

o Aardobservatie• actief/passief• Banen• Functies• Golflengtes• Beelden

o Eur. Voorbeelden

o Quiz

AR SandboxAardobservatie

Augmented Reality Sandbox van ESEROAardobservatie

21 april 2016

19.00 h Inleiding ruimtevaart-educatie (15 min)19.15 h AR Sandbox (ARS)? (20 min)19.35 h Aardobservatie: orbits (15 min)19.50 h Aardobservatie: multispectraal (15 min)20.05 h Aardobservatie: afsluiter (10 min)20.15 h Landschapskenmerken met de ARS (45 min)21.00 h Vragen/discussie (15 min)21.15 h Opruimen ! (60 min)

o Aardobservatie• actief/passief• Banen• Functies• Golflengtes• Beelden

o Eur. Voorbeelden

o Quiz

AR SandboxAardobservatie

INLEIDING

Ruimtevaart op school

D

IT

ESP

o Aardobservatie• actief/passief• Banen• Functies• Golflengtes• Beelden

o Eur. Voorbeelden

o Quiz

AR SandboxAardobservatie

Ruimtevaart op school

ESERO Programma schooljaar 2016-2017• Vorming secundair

• ARS en aardobservatie• Kleine MARSrovers: Leerlingen volbrengen missie naar Mars en voeren Marsonderzoek

uit met Lego Mindstorms• Activerende werkvormen ivm gravitatie en orbits (ruimtevaart en natuurlijke objecten)

• Vorming lager onderwijs• Space Awareness

• Schoolproject Maan en Mars• Opgebouwd rond ESA ExoMars missie (BIRA)

• Reguliere projecten• ASGARD, CanSat, Paraboolvluchten, ESA projecten, …

INLEIDING

o Aardobservatie• actief/passief• Banen• Functies• Golflengtes• Beelden

o Eur. Voorbeelden

o Quiz

AR SandboxAardobservatie

Moonbase2025-2030

INLEIDING

Ruimtevaart op school

o Aardobservatie• actief/passief• Banen• Functies• Golflengtes• Beelden

o Eur. Voorbeelden

o Quiz

AR SandboxAardobservatie

orion

“De eerste Mars reiziger is nu

reeds geboren”

INLEIDING

Ruimtevaart op school

Verzamelen van informatie over de planeet Aarde :

o Fysisch

o Chemisch

o Biologisch

Techniek : teledetectie.

analyseren, verwerken, en presenteren van informatie.

natuurlijke en menselijke systemen.

AARDOBSERVATIE ?

Hoe?

Elektro-magnetisch

Ultrasoon

Zwaartekracht veld

AARDOBSERVATIE ?

Actief – Passief (stap A)

Actief : voorbeeld

SENTINEL 3

ENVISAT

RADAR altimetrie

• RADAR : Radio Detection And Ranging• Alti: hoogte• Metrie: metingen uitvoeren

signaal wordt door satelliet zelf uitgezonden

Actief : voorbeeld

RADAR altimetrie

signaal wordt door satelliet zelf uitgezonden

Passief: voorbeeld

Luchtfoto’s

Passief: voorbeeld

IR + zichtbaar licht

PROBA VTenerife 2013

Passief: voorbeeld

Spectrum in atmosfeer van Mars

ExoMars

Passief: voorbeeld

Spectrum in atmosfeer van Mars

ExoMars

Passief: voorbeeld Natuurlijk signaal van de zon/planeet wordt gebruikt

Passieve observatie ‘deep space’

Hoe hoog vliegen satellieten?Oefening met model van de aarde = 30 cm

Baan van de satelliet (stap E)

Observatie satellieten: verschillende banen

Hoe kan een satelliet in zijn baan om de aarde blijven? De eeuwige val

Observatie satellieten: verschillende banen

Hoe kan een satelliet in zijn baan om de aarde blijven?

Gravitatie versnelling

evenwicht

Centrifugale versnelling

Observatie satellieten: verschillende banen

Hoe kan een satelliet in zijn baan om de aarde blijven?

Observatie satellieten: verschillende banen

Hoe kan een satelliet in zijn baan om de aarde blijven?

Evenwicht tussen:• Gravitatie versnelling• Centrifugale versnelling

De eeuwige val

BesluitDe snelheid bepaalt de hoogte.

En de hoogte bepaalt de snelheid.

Observatie satellieten: verschillende banen

De snelheid bepaalt de hoogte.

En de hoogte bepaalt de snelheid.

Observatie satellieten: verschillende banen

Indeling volgens hoogte:

1. LEO Low Earth Orbit

2. MEO Middle Earth Orbit

3. GEO Geosynchronous Earth Orbit

4. Deep Space

Observatie satellieten: verschillende banen

De snelheid bepaalt de hoogte.

En de hoogte bepaalt de snelheid.

Snelheid op 36.000 km hoogte= Afstand/omlooptijd= 2πR/24h= (2x42.400km)π/24h= 266.407km/24h= 11.100km/h= 3km/sec

Snelheid op 400 km hoogte= Afstand/omlooptijd= 2πR/1,5h= (2x6.800km)π/1,5h= 42.726km/1,5h= 28.484km/h= 7,9km/sec

Vliegt een geostationaire satelliet trager of sneller dan een LEO satelliet ?(snelheid tov stilstaand

aardmiddelpunt)

Observatie satellieten: verschillende banen

Indeling volgens locatie tov Aardoppervlak:

Polaire baan (voorbeeld SENTINEL 2) Meestal in LEO (waarom?)

Meestal zonsynchroon (waarom?)

Observatie satellieten: verschillende banen

Indeling volgens locatie tov Aardoppervlak:

Inclined orbit (voorbeeld ISS)

Observatie satellieten: verschillende banen

Indeling volgens locatie tov Aardoppervlak:

Geosynchrone baan (voorbeeld METEOSAT) 3 satellieten (waarom?)

Observatie satellieten: verschillende functies

Communicatie (radio, TV, GSM, internet, …)

Meteo

ISS

Milieu (klimaat, vervuiling, zeeniveau, algen, ziektes, ontbossing, branden, …)

Militair

Navigatie (GPS, Galileo, zeevaart, …)

Kartering (geografie, economie, landbouw, bosbeheer, oceanen, vluchtelingen, rampen, …)

Aardobservatie in verschillende golflengtes

Aardobservatie in verschillende golflengtes

Elektromagnetisch spectrum

Kwikdamp (TL lampen)

Aardobservatie in verschillende golflengtesAardobservatie in verschillende golflengtes

Wat zie je hier ?

Oost groenland: ijs(bron: NASA)

White Sands Nat. Mon.: zand(bron: Google maps)

Clouds from space

Aardobservatie in verschillende golflengtesAardobservatie in verschillende golflengtes

Test water detectie in AR Sandbox

Gebruik van IR

Omschrijving Afkorting Golflengte

nabij-infrarood NIR 0.78 - 3 µm

middel-infrarood MIR 3 - 50 µm

ver-infrarood FIR 50 - 1000 µm

SWIR short wave IRVIS visibleNIR Near IRVNIR Very near IRTIR Thermal IR

Gebruik van IR

• Kan je water zien met IR?

Gebruik van IR

• Kan je water zien met IR?

Gebruik van IR

• Kan je alle IR straling van de aarde met satellieten bekijken?• Hoe zie je het verschil tussen wolken en ijs en wit zand?• Interpreteer de vegetatie-reflectie-grafiek

Gebruik van IR

• Interpreteer de vegetatie-reflectie-grafiek

Gebruik van IR

• Interpreteer de vegetatie-reflectie-grafiek

Gebruik van IR - vegetatie

• Voorbeeld: PROBA V

• Om de 2 dagen volledig beeld• Extreme weersomstandigheden• Voorspelling oogsten• Opvolging waterreserves• Woestijnvorming• Ontbossing, brandschade• Vitaliteit van vegetaties• Soorten vegetaties

PROBA-V App voor Android en iOShttps://proba-v-mep.esa.int/blog/esa-proba-v-app-android-and-ios

Gebruik van IR - vegetatie

• Voorbeeld: PROBA V

Proba-V facts and figures

Launch date: May 2013

Mass: 140 kg

Orbit:

Sun-synchronous polar orbit

820 km altitude

crossing the equator every morning between 10:30 and 11:00 local time

Instrument: New version of the Vegetation imager previously flown on the Spot satellites

Blue (438-486 nm) Red (615-696 nm) NIR (772-914 nm) SWIR (1564-1634 nm)

Prime contractor: QinetiQ Space Belgium

Payload developer: OIP Sensor Systems Belgium

Ground segment:

Satellite’s mission control centre in Redu, Belgium

ground station for data reception, and a processing and archiving centre at VITO in

Belgium.

Launcher: Vega

Gebruik van IR - vegetatie

Multispectrale aardobservatie

Beelden van oppervlakte en atmosfeer

Fytoplankton Schotland

Probleem:• Wolken• Nacht

Zichtbaar licht + andere golflengtes

Multispectrale aardobservatie

Meestal nadir

OccultatieNadir

Hoge resolutie

Multispectrale aardobservatie

Voorbeeld : MERIS (ENVISAT)

Medium Resolution imaging Spectrometer

15 spectrale banden

300 m resolutie

om de 3 dagen volledig beeld

Beelden

• Voorbeeld: PROBA V

Beelden

Detectie (E)Ontvangst (F)

getallen

Ware kleuren (G)

Detectie (E)

getallen

Ontvangst (F)

Valse kleuren (G)

QUIZ Vragen

Vraag 1 - Hoe moet een geostationaire satelliet bewegen om schijnbaar stil te

hangen?A. Van noord naar zuid over de polen, dan komt hij steeds op dezelfde plaats over België

B. Van zuid naar noord over de polen, want dan draait hij met de aarde mee

C. Van oost naar west : de zon komt ook op in het oosten en gaat onder in het westen

D. Van west naar oost : zo wentelt de aarde ook om haar as

?

N

Z

W

O

QUIZ Vragen

Vraag 2 - Vervolledig volgende zin: spionagesatellieten zijn altijd...

A. Polair, zo kunnen ze vele details waarnemen en overvliegen ze ook steeds een

ander gebied.

B. Geostationair, want zo kunnen ze vele details waarnemen.

C. Polair, want zo kunnen ze veel opeenvolgende beelden nemen van eenzelfde

gebied.

D. Geostationair, want zo kunnen ze elke dag meerdere beelden nemen van

eenzelfde gebied.

QUIZ Vragen

Vraag 3 - Waaraan kan je herkennen dat het niet om een kleurenfoto gaat, maar

wel om een beeld van de aarde genomen vanuit de ruimte ?

A. Vanuit de ruimte kan je niet veel details waarnemen. Steden zoals Brussel kan

je niet zien liggen.

B. Vanuit de ruimte zou je boven België natuurlijk ALTIJD wel witte wolken zien

hangen, maar op dit beeld zijn helemaal geen wolken te zien.

C. De kleuren in dit beeld zien er vreemd uit. Een kleurenfoto ziet er anders uit.

QUIZ Vragen

Vraag 4 - Zou je op Meteosatbeelden rivieren en beken kunnen zien?

A. Ja, want water kaatst heel veel zonlicht terug. Water glinstert !

B. Nee, want zonlicht verdwijnt in het water : het gaat het water in. Het wordt

C. ‘geabsorbeerd’.

D. Ja,want op satellietbeelden kun je de kleinste details zien.

E. Nee, meestal niet, want rivieren en beken zijn veel smaller dan 2,5 km.

QUIZ Vragen

Vraag 5 - Het Donkmeer is zeer donker op het beeld. Wat betekent dit?

A. Het meer geeft – net als de rivier – heel erg veel infrarood licht af : er wordt

veel infrarood licht weerkaatst.

B. Het meer geeft – net als de rivier – vrijwel geen infrarood licht af : er wordt

vrijwel geen infrarood licht weerkaatst.

C. Omdat water nu eenmaal blauw is, komt er natuurlijk helemaal geen

infrarood licht vandaan.

D. Daar is het infrarode licht niet gemeten. De foto laat gewoon zien dat daar

het meer ligt.

QUIZ Vragen

Vraag 6 – De AR Sandbox is vergelijkbaar met een

A. Geostationaire satelliet

B. Polaire satelliet in LEO

C. Allebei

Vraag 7 – De AR Sandbox beeldverwerking werkt

met

A. Ware kleuren

B. Valse kleuren

C. Allebei

Vraag 8 – De AR Sandbox is vergelijkbaar met een

A. Actieve IR satelliet voor kartering en vegetatie

B. Passieve IR satelliet voor kartering

C. Actieven IR satelliet voor kartering

QUIZ Antwoorden

QUIZ Antwoorden

Vraag 1 - Hoe moet een geostationaire satelliet bewegen om schijnbaar stil te

hangen?

D. Van west naar oost. Zo wentelt de aarde ook om haar as.

?

N

Z

W

O

QUIZ Antwoorden

Vraag 2 - Vervolledig volgende zin: spionagesatellieten zijn altijd...

A. Spionagesatellieten zijn altijd polair. Want dan komen er op de beelden veel

details en bovendien draaien ze telkens weer over een ander gebied.

QUIZ Antwoorden

Vraag 3 - Waaraan kan je herkennen dat het niet om een kleurenfoto gaat, maar

wel om een beeld van de aarde genomen vanuit de ruimte ?C. De kleuren in dit beeld zien er vreemd uit. De kleuren in dit beeld zijn niet de kleuren die

je met je ogen ziet.

QUIZ Antwoorden

Vraag 4 - Zou je op Meteosatbeelden rivieren en beken kunnen zien?

D. Nee, meestal niet, want rivieren en beken zijn veel smaller dan 2,5 km Op een

paar reuzenrivieren na (zoals de Amazone in Brazilië), zijn rivieren en beken te

klein voor Meteosat

QUIZ Antwoorden

Vraag 5 - Het Donkmeer is zeer donker op het beeld. Wat betekent dit?

B. Het Donkmeer geeft - net als de rivier - vrijwel geen infrarood licht af: er wordt

vrijwel geen infrarood licht weerkaatst.

QUIZ Antwoorden

Vraag 6 – De AR Sandbox is vergelijkbaar met een

C. Een geostationaire EN polaire satelliet (blijft stil

boven vaste plaats, maar heeft hoge resolutie).

Vraag 7 – De AR Sandbox beeldverwerking werkt

met

B. Valse kleuren

Vraag 8 – De AR Sandbox is vergelijkbaar met een

C. Actieven IR satelliet voor kartering (VIS wordt

niet gebruikt, dus geen vegetatie-index mogelijk).

QUIZ Antwoorden

Vraag 1 DVraag 2 AVraag 3 CVraag 4 DVraag 5 BVraag 6 CVraag 7 BVraag 8 C