Europska svemirska agencija (ESA) dobila je novu snažnu alatku za praćenje klimatskih promjena i globalnog vodnog ciklusa. U petak, 28. studenoga 2025., s lansirne rampe SLC-4E u bazi Vandenberg Space Force Base u Kaliforniji, Falcon 9 u sklopu misije Transporter-15 u sunčevo-sinkronu orbitu ponio je dvostruku misiju HydroGNSS – prvi projekt iz nove ESA-ine obitelji tzv. Scout misija. Dva identična mala satelita, razdvojena za 180 stupnjeva u orbiti na oko 550 kilometara visine, od sada će doslovno “osluškivati” Zemlju preko signala navigacijskih sustava kako bi kartirali vodu i povezane klimatske parametre na globalnoj razini.

Manje od sat i pol nakon polijetanja oba su satelita uspješno odvojena od druge faze rakete, a u večernjim satima po srednjoeuropskom vremenu kontrolni centar tvrtke Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL) u Ujedinjenom Kraljevstvu potvrdio je zaprimanje prvih signala. Time je potvrđeno da su oba satelita živa, stabilna i spremna za početak kompleksne faze testiranja i puštanja u operativni rad, koja će prethoditi redovitom znanstvenom prikupljanju podataka.

Nova generacija malih satelita za vodni ciklus

HydroGNSS (Hydrological Global Navigation Satellite System) zamišljen je kao brza, agilna i relativno jeftina misija koja nadopunjuje veće istraživačke platforme iz ESA-inog programa FutureEO. Riječ je o dva mikrosatelita mase oko 75 kilograma i dimenzija otprilike 45 × 45 × 70 centimetara, koji u paketu nude ono što je još prije desetak godina zahtijevalo znatno veće i skuplje svemirske letjelice.

Ključ misije je fokus na četiri hidrološki i klimatski presudna parametra: vlažnost tla, poplavljenost i mokri tereni (uključujući močvare i područja pod vodom), stanje smrzavanja i otapanja u područjima permafrosta te nadzemna biomasa šuma i ostale vegetacije. Riječ je o varijablama koje Global Climate Observing System (GCOS) smatra ključnim “esencijalnim klimatskim varijablama” ili njihovim bliskim derivatima, jer izravno utječu na bilancu vode, energije i ugljika u klimatskom sustavu.

Uz te primarne ciljeve, HydroGNSS će pružati i sekundarne podatke o brzini vjetra nad oceanima i o prostiranju morskog leda. Time se misija izravno uključuje u globalne napore praćenja promjena na polarnim morima, koja imaju ključnu ulogu u regulaciji klime i pomorskoj sigurnosti.

GNSS reflektometrija: kako sateliti “čuju” vodu

Za razliku od klasičnih radarskih misija koje šalju vlastiti signal prema Zemlji i potom mjere odjek, HydroGNSS koristi tehniku poznatu kao GNSS reflektometrija. Navigacijski sustavi poput GPS-a i europskog Galilea neprekidno emitiraju L-band mikrovalne signale. Ti signali, nakon što se odbiju od površine mora, tla, leda ili vegetacije, nose potpis fizikalnih svojstava te površine – primjerice koliko je tlo vlažno, je li zaleđeno ili se topi, ima li na određenom području vode ili guste vegetacije.

Svaki HydroGNSS satelit stoga nosi poseban prijamnik naziva delay Doppler mapping receiver. On radi s dvije antene: zenitnom antenom okrenutom prema nebu, koja prati izravne GNSS signale, i nadirnom antenom usmjerenom prema Zemlji, koja hvata iste te signale nakon refleksije od površine. Usporedbom direktnog i reflektiranog signala te obradom u obliku tzv. delay Doppler karata, instrument može rekonstruirati niz geofizičkih parametara povezanih s vodom i vegetacijom.

Što je površina glađa i ravnija – poput mirnog mora – to su reflektirani signali koncentriraniji. Hrapavije ili vegetacijom prekrivene površine proizvode difuznije odjeke, dok prisutnost vode u tlu mijenja dielektrična svojstva i time oblik reflektiranog signala. U područjima permafrosta, prijelaz iz zaleđenog u odmrznuto stanje ostavlja prepoznatljiv trag u načinu na koji se GNSS signal odbija od podloge. Sve te nijanse, integrirane na prostornoj razini od oko 25 kilometara, omogućuju satelitima da iz svemira “vide” hidrične i vegetacijske procese koji su na terenu često fragmentirani i teško mjerljivi.

Vlažnost tla: temelj za prognozu uroda i poplava

Vlažnost tla jedna je od varijabli koja izravno povezuje meteorologiju, hidrologiju i poljoprivredu. Količina vode u gornjih nekoliko centimetara tla određuje koliko padalina će se infiltrirati u dublje slojeve, koliko će brzo doći do površinskog otjecanja i mogućih bujičnih poplava, te koliko je vlage dostupno biljkama u kritičnim fazama rasta.

Dosad su globalne karte vlažnosti tla u velikoj mjeri ovisile o kombinaciji numeričkih modela i mjerenja sa specijaliziranih satelita poput ESA-ine misije SMOS ili NASA-ine misije SMAP. HydroGNSS uvodi treći pristup koji koristi već postojeću GNSS infrastrukturu, čime smanjuje troškove i povećava mogućnost čestog preleta iznad istih područja. Dva satelita u polarnoj orbiti moći će pokriti više od 80 posto kopnene površine planeta u roku od oko dva tjedna, dajući tako gotovo kontinuiranu sliku promjena vlažnosti tla.

Takvi podaci od ključne su važnosti i za prilagodbu poljoprivredne proizvodnje na sve učestalije suše. Preciznije informacije o vlažnosti tla omogućit će poljoprivrednicima, agencijama za navodnjavanje i donositeljima politika da bolje planiraju raspodjelu vode, optimiziraju vrijeme sjetve i žetve te smanje rizik od gubitka prinosa u ekstremnim sezonama.

Permafrost i stanje smrzavanja: signal topljenja na sjeveru

Druga ključna zadaća HydroGNSS-a jest praćenje stanja smrzavanja i otapanja u visokim geografskim širinama, posebno u područjima permafrosta. Permafrost – trajno smrznuto tlo – pohranjuje goleme količine organskog ugljika. Kada se led u tlu počne topiti, mikroorganizmi razgrađuju organsku tvar i oslobađaju stakleničke plinove, prije svega metan i ugljikov dioksid.

Promjene u stanju smrzavanja utječu i na stabilnost tla, čime se povećava rizik od urušavanja infrastrukture u arktičkim zajednicama: zgrada, cesta, cjevovoda. Podaci koje će dostavljati HydroGNSS, u kombinaciji s lokalnim mjerenjima i drugim satelitskim misijama, pomoći će znanstvenicima da bolje razumiju kako se permafrost ponaša u uvjetima ubrzanog zagrijavanja te gdje su kritične zone budućih promjena.

Praćenje prijelaza iz zaleđenog u otopljeno stanje – i obrnuto – također je važno za izračun površinske radijacijske bilance. Snijeg i led odbijaju više sunčeve energije od tamnijeg tla ili vegetacije. Gubitak snježnog pokrivača i otapanje površinskog leda mijenjaju omjer reflektirane i apsorbirane energije, što dodatno pojačava regionalno zagrijavanje. HydroGNSS će dopuniti postojeće satelitske podatke o snijegu i ledu s informacijama o tome što se događa u tankom površinskom sloju tla neposredno ispod snijega.

Inundacija, močvare i skriveni izvori metana

Treći skup parametara koji će misija promatrati odnosi se na poplavljenost i prostiranje močvara. Poplavljene ravnice, sezonske bare i veliki močvarni kompleksi često su skriveni ispod šumskih krošnji, zbog čega ih optički sateliti teško razaznaju, osobito u oblačnim tropskim regijama. GNSS reflektometrija, zahvaljujući penetraciji L-band signala kroz vegetaciju, može otkriti prisutnost vode i tamo gdje je ljudskom oku zapravo nevidljiva.

Močvare su jedan od najvažnijih, ali i najosjetljivijih tipova ekosustava. One istovremeno služe kao spremnici ugljika, prirodni filteri za vodu i područja s visokim biodiverzitetom. Međutim, određeni tipovi močvara istodobno su i značajni prirodni izvori metana – snažnog stakleničkog plina. Bolje karte sezonskih i među-godišnjih promjena u poplavljenosti omogućit će preciznije procjene emisija metana iz ovih ekosustava te poboljšati modele povratnih sprega između biosfere i klime.

Za europske zemlje, uključujući i Hrvatsku, preciznije satelitske informacije o poplavama i močvarama imaju i vrlo praktičnu dimenziju. Podaci s HydroGNSS-a mogu se integrirati u operativne sustave ranog upozoravanja na poplave, plansko upravljanje retencijskim područjima te obnovu degradiranih močvara kao prirodnih “spužvi” koje ublažavaju ekstremne vodne viškove i nedostatke.

Biomasa i ugljik u šumama

Nadzemna biomasa – prije svega u šumama – izravno je povezana s količinom ugljika pohranjenog u vegetaciji. U situaciji kada klimatska politika sve snažnije računa s ulogom šuma kao ponora ugljika, pouzdane i ažurne procjene biomase postaju ključ za planiranje mjera, od gospodarenja šumama do projekata trgovanja emisijama.

HydroGNSS će kroz promjene u reflektiranom GNSS signalu detektirati razlike u strukturi i gustoći vegetacije. Iako sama misija neće zamijeniti specijalizirane radarske ili lidar misije posvećene biomasi, njezini će podaci poslužiti kao vrijedan dodatni sloj informacija: primjerice u detekciji područja gdje je došlo do većih promjena, a koje potom treba detaljnije snimiti drugim instrumentima.

U kombinaciji s nacionalnim inventurama šuma i visokorezolucijskim satelitskim snimkama, HydroGNSS može pomoći u otkrivanju ilegalnih sječa, praćenju oporavka šuma nakon požara ili olujnih nevremena, te provjeri učinkovitosti projekata pošumljavanja i obnove degradiranih šumskih površina.

Scouts: brze i agilne misije u eri New Spacea

HydroGNSS je prva lansirana misija iz ESA-ine nove serije Scout, osmišljene pod utjecajem New Space filozofije. Osnovna ideja je da se relativno male, ciljane misije dizajniraju, izgrade i lansiraju unutar tri godine od početka projekta te u financijskom okviru od oko 35 milijuna eura, uključujući razvoj, izgradnju i upravljanje u orbiti. Time ESA nastoji uvesti start-up dinamiku u tradicionalno sporiji svemirski sektor, a istodobno ne žrtvovati znanstvenu vrijednost podataka.

Scouts trebaju dopuniti veće i skuplje Earth Explorer misije, koje donose revolucionarne tehnologije i nove mjerne principe, ali zahtijevaju dulji razvojni ciklus i znatno veće budžete. HydroGNSS se pritom oslanja na tehnologiju već provjerenih misija GNSS reflektometrije, poput NASA-ine konstelacije CYGNSS ili demonstratora TechDemoSat-1, ali ju prenosi u novi, operativniji okvir te fokusira na niz jasno definiranih klimatskih varijabli.

Budući da je Scout obitelj zamišljena kao niz manjih misija koje nadopunjuju jedna drugu, HydroGNSS će u budućnosti dijeliti orbitu s drugim satelitima iz tog portfelja, čime će europski sustav promatranja Zemlje dobiti dodatnu fleksibilnost. Time se stvaraju preduvjeti za brže uvođenje novih tehnologija, poput naprednijih prijamnika za GNSS reflektometriju ili kombinacije s drugim pasivnim i aktivnim senzorima.

Industrijski partneri i britanski trag

Glavni industrijski partner misije je britanska tvrtka Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL), pionir komercijalnih malih satelita, koja je već sudjelovala u razvoju prethodnih GNSS reflektometrijskih projekata. SSTL je odgovorna za dizajn i izgradnju oba satelita, razvoj ključnog instrumenta delay Doppler prijamnika, ali i za operacije u orbiti te distribuciju podataka krajnjim korisnicima.

Misija je djelomično financirana i sredstvima Ujedinjenog Kraljevstva, koje time dodatno učvršćuje svoju poziciju u segmentu suvremenih Earth observation tehnologija. Za europsku svemirsku industriju, HydroGNSS je ujedno demonstracija kako kombinacija javnog financiranja, agilne industrije i međunarodne suradnje može rezultirati brzim isporukama sofisticiranih misija bez višegodišnjih odgoda.

Transporter-15: zajedničko lansiranje triju nacionalnih inicijativa

Falcon 9 u okviru misije Transporter-15 nije u orbitu ponio samo dva satelita HydroGNSS. Na istom su letu lansirani i novi sateliti za talijanski nacionalni program IRIDE te dva radarska satelita tvrtke ICEYE za grčki Nacionalni satelitski program malih satelita. Time je jedan komercijalni rideshare let postao svojevrsni pregled ključnih europskih Earth observation inicijativa sljedećeg desetljeća.

IRIDE je jedan od najambicioznijih talijanskih svemirskih programa u povijesti. Riječ je o velikoj konstelaciji satelita za promatranje Zemlje koju financira talijanska vlada kroz Nacionalni plan oporavka i otpornosti (PNRR), uz dodatna sredstva iz Nacionalnog komplementarnog plana. Program koordinira ESA u bliskoj suradnji s Talijanskom svemirskom agencijom (ASI) i više od 70 talijanskih tvrtki i institucija.

U konačnici, IRIDE bi trebao obuhvatiti šest zasebnih konstelacija, svaki s različitim tipom senzora – od optičkih i radarskih do termalnih i hiperspektralnih instrumenata. Sateliti Eaglet-II koji su lansirani zajedno s HydroGNSS-om dio su te šire slagalice i dizajnirani su kako bi osigurali visoku učestalost snimanja talijanskog teritorija i okolnih područja. Podaci iz IRIDE-a namijenjeni su ponajprije talijanskim javnim institucijama, uključujući Civilnu zaštitu, ali i znanstvenicima, lokalnim vlastima i privatnom sektoru.

Glavne primjene uključuju praćenje pomaka tla, klizišta i potresa, nadzor pokrova zemljišta i promjena u korištenju prostora, kontrolu kvalitete zraka i vode, nadzor obalne erozije te rano otkrivanje požara. U kontekstu klimatskih promjena, IRIDE će Talijanskoj civilnoj zaštiti i drugim institucijama dati novi alat za brzo prepoznavanje rizika – od naglih poplava do dugotrajnih suša.

Grčka i ICEYE: radarske oči za Sredozemlje

Druga nacionalna inicijativa koja je dobila svoju prvu orbitu na istom letu jest grčki Nacionalni program malih satelita, točnije njegov radarski segment pod oznakom “Axis 1.2”. Program se provodi u suradnji s Europskom svemirskom agencijom, a ključni industrijski partner je tvrtka ICEYE, globalni lider u području sintetskoaperturne radarske (SAR) tehnologije.

Grčka je s ICEYE-jem potpisala ugovor koji obuhvaća razvoj i lansiranje dvaju SAR satelita, izgradnju proizvodne linije u zemlji te pristup globalnoj ICEYE konstelaciji. Program se financira kroz nacionalni plan oporavka “Greece 2.0”, uz potporu instrumenata Europske unije, prije svega Mehanizma za oporavak i otpornost. Cilj je ne samo nabava satelita, nego i izgradnja održive domaće svemirske industrije – od visokotehnoloških radnih mjesta do istraživačke infrastrukture.

Radarski sateliti iz ovog programa imat će ključnu ulogu u praćenju prirodnih katastrofa, osobito poplava, požara i potresa, u nadzoru morskog prometa i nezakonitih aktivnosti na moru, kao i u kontroli kritične infrastrukture. Budući da SAR tehnologija može “vidjeti” kroz oblake i snimati i noću, podaci iz ICEYE konstelacije bit će vrijedan dodatak informacijama koje osiguravaju optičke misije poput IRIDE-a ili pasivne misije kao što je HydroGNSS.

Europska arhitektura promatranja Zemlje: slaganje mozaika

HydroGNSS, IRIDE i grčki radarski program nisu izolirani projekti, nego dijelovi šire europske arhitekture promatranja Zemlje. Dok program Copernicus s flotom Sentinela osigurava globalne, operativne podatke za brojne aplikacije, novi nacionalni i tematski sateliti popunjavaju praznine, donose specijalizirane podatke i mogu brže reagirati na specifične potrebe država članica.

HydroGNSS tu ima osobito zanimljivu ulogu. S jedne strane, radi se o relativno malom i financijski učinkovitom projektu, ali s druge strane, podaci koje će prikupljati izravno ulaze u srž globalne klimatske agende: vodu, energiju i ugljik. Usporedi li se trošak misije s potencijalnim koristi – od boljih prognoza poplava i suša do preciznijeg praćenja emisija metana i pohranjenog ugljika u šumama – jasno je zašto ESA sve snažnije gura koncept brzih, fokusiranih misija.

U praktičnom smislu, podaci HydroGNSS-a mogli bi se u relativno kratkom roku integrirati u postojeće informacijske sustave kojima se koriste nacionalne meteorološke i hidrometeorološke službe, agencije za upravljanje vodama te institucije zadužene za civilnu zaštitu i upravljanje katastrofama. Kroz otvorene podatkovne politike i suradnju s međunarodnim inicijativama, poput Svjetske meteorološke organizacije (WMO) i GCOS-a, misija ima potencijal da postane globalni referentni izvor za hidrolške varijable koje je dosad bilo teško pratiti s dovoljnom prostornom i vremenskom rezolucijom.

Jednako tako, nacionalni programi IRIDE i grčki SAR segment pokazuju kako se instrumenti Mehanizma za oporavak i otpornost mogu koristiti ne samo za kratkoročni gospodarski oporavak, nego i za strateška ulaganja u svemirsku infrastrukturu koja će desetljećima generirati podatke i znanje. U tom kontekstu, Transporter-15 nije bio tek još jedan komercijalni rideshare let, nego simbol nove faze u kojoj europske države i ESA koriste raspoložive alate kako bi ubrzale vlastiti svemirski ekosustav i istodobno odgovorile na najveći izazov našeg vremena – klimatsku krizu.