Biomass – satelita, który zważy światowe lasy

29 kwietnia 2025 roku z kosmodromu Kourou w Gujanie Francuskiej wystartowała rakieta Vega-C, wynosząc na orbitę satelitę Biomass. Był to moment szczególny – rozpoczęcie misji, która ma dostarczyć odpowiedzi na jedno z najważniejszych pytań współczesnej nauki o klimacie: ile węgla naprawdę magazynują lasy na całym świecie?

Dzięki nowoczesnej technologii radarowej Biomass umożliwia po raz pierwszy „zważenie” lasów z orbity. Oznacza to, że naukowcy mogą z niezwykłą precyzją określać ilość materii organicznej – pni, gałęzi i konarów – a tym samym szacować, jak wiele węgla z atmosfery przechwyciła ziemska flora.

Dotychczasowe badania opierały się głównie na pomiarach naziemnych, zdjęciach lotniczych i satelitarnych obrazach optycznych. Były one fragmentaryczne i często zawodne, zwłaszcza w rejonach tropikalnych, gdzie gęste korony drzew skutecznie ukrywały to, co znajdowało się pod nimi. Biomass wypełnia tę lukę – dzięki radarowi o długości fali 70 cm (tzw. pasmo P-band) może „zajrzeć” pod korony i stworzyć trójwymiarowy obraz struktury lasu.

Znaczenie tej misji trudno przecenić. Lasy przechowują około 80% całego węgla zawartego w roślinności, stanowiąc jeden z najważniejszych buforów klimatycznych planety. Bez dokładnej wiedzy o tym, ile węgla jest tam zgromadzone i jak zmienia się on w czasie – wskutek wycinki, pożarów czy susz – trudno budować realistyczne modele klimatyczne i skuteczne strategie ochrony środowiska.

Kwiecień 2025 – start i pierwsze sygnały

Prace nad misją trwały niemal dwie dekady. Koncepcja zrodziła się na szwedzkim Uniwersytecie Technicznym Chalmersa, gdzie prof. Lars Ulander i jego zespół zaproponowali ESA stworzenie satelity zdolnego do globalnego pomiaru biomasy leśnej. Po latach projektowania i testów marzenie stało się rzeczywistością – 29 kwietnia 2025 roku satelita został wyniesiony w przestrzeń kosmiczną.

Rakieta Vega-C wystartowała o godzinie 11:15 czasu środkowoeuropejskiego. Niecałą godzinę później nastąpiła separacja satelity od górnego stopnia rakiety. O 12:28 CEST zespół ESA w Europejskim Centrum Operacji Kosmicznych (ESOC) w Darmstadt odebrał pierwszy sygnał z satelity za pośrednictwem stacji naziemnej Troll na Antarktydzie.

To był decydujący moment – potwierdzenie, że satelita działa poprawnie i rozpoczął swoją misję na orbicie. Rozpoczęła się faza wczesnych operacji orbitalnych (LEOP), obejmująca serię testów i przygotowań.

– Chciałabym pogratulować wszystkim zaangażowanym w rozwój i start tej niezwykłej misji. Biomass dołącza teraz do naszej prestiżowej rodziny Earth Explorers – misji, które nieustannie dostarczają przełomowych odkryć i poszerzają naukowe rozumienie naszej planety. Dzięki Biomass zyskamy kluczowe nowe dane o tym, ile węgla przechowują lasy świata, co pomoże wypełnić istotne luki w naszej wiedzy o cyklu węglowym i – ostatecznie – o klimacie Ziemi – powiedziała Simonetta Cheli, dyrektor programów obserwacji Ziemi w ESA.

Earth Explorer to program ESA, którego celem jest testowanie nowych technologii i zdobywanie unikalnych danych naukowych o Ziemi. To w jego ramach powstały takie misje jak CryoSat (badanie lodowców), Aeolus (pomiar wiatrów), czy Swarm (badanie pola magnetycznego). Biomass jest siódmą misją tego cyklu i pierwszą, która w centrum zainteresowania stawia globalne zasoby leśne.

Jednym z najtrudniejszych etapów wczesnej fazy misji było rozłożenie anteny radarowej. Antena o średnicy 12 metrów została zbudowana w formie lekkiego, siatkowego reflektora, który rozkłada się niczym parasol. Aby to było możliwe, najpierw trzeba było wysunąć 7,5-metrowy wysięgnik wspierający.

– Rozkładanie wysięgnika przebiegało w trzech starannie zaplanowanych etapach, każdy trwał około pięciu minut. Jednak wykonywaliśmy tylko jeden etap dziennie, zsynchronizowany z przelotami satelity nad stacjami naziemnymi. Gdy wysięgnik został w pełni wysunięty, przystąpiliśmy do rozłożenia siatkowego reflektora anteny, który rozwija się niczym parasol nad satelitą – wyjaśniał Stefan Kiryenko z ESA, odpowiedzialny za projekt reflektora antenowego.

– Najpierw musieliśmy wyłączyć system kontroli orientacji satelity, aby mógł on ‘swobodnie dryfować’ i uniknąć niepożądanego momentu obrotowego podczas rozkładania anteny. Następnie uruchomiliśmy dwa urządzenia pirotechniczne, które zwolniły pas zabezpieczający złożoną antenę. Mieliśmy jedynie 24-minutowe okno widoczności podczas rozkładania, w którym stacje naziemne w Inuvik (Kanada), Svalbardzie (Norwegia) i Kirunie (Szwecja) przekazywały sobie płynnie kontrolę. Proces trwał jednak nieco dłużej, więc musieliśmy czekać na kolejny przelot, aby potwierdzić, że antena rozłożyła się prawidłowo – i faktycznie, zakończyło się to sukcesem – dodał Michael Fehringer, kierownik projektu Biomass w ESA.

Maj 2025 – faza próbna i przejście do kalibracji

Na początku maja 2025 roku misja Biomass weszła w kolejny etap – zakończyła się faza wczesnych operacji orbitalnych (LEOP), a satelita został przygotowany do długoterminowego działania. Po pomyślnym rozłożeniu 12-metrowej anteny radarowej i sprawdzeniu wszystkich podsystemów satelita rozpoczął fazę uruchamiania i kalibracji, która miała potrwać około sześciu miesięcy.

Faza ta obejmuje żmudne procesy kalibracji i testów, mające upewnić naukowców, że instrumenty dostarczą precyzyjnych danych o biomase leśnej i węglu. To niezwykle istotne – pierwsze obrazy radarowe pokazują potencjał systemu, ale dopiero po właściwym dostrojeniu można mówić o wiarygodnych wynikach.

– Jestem zachwycona, że Biomass pomyślnie rozłożył swoją niezwykłą antenę – to wielki krok naprzód dla jednej z naszych najbardziej pionierskich misji Earth Explorer. Misje te, rozwijane w ramach programu FutureEO, mają za zadanie demonstrować przełomowe technologie kosmiczne i dostarczać wyjątkowej wiedzy o naszej planecie. Dzięki temu osiągnięciu jesteśmy o kolejny ważny krok bliżej do odblokowania bezprecedensowej wiedzy o lasach świata, w tym kluczowych danych o zasobach i przepływach węgla – fundamentalnych dla zrozumienia i zarządzania cyklem węglowym Ziemi – podkreśliła Simonetta Cheli, dyrektor programów obserwacji Ziemi w ESA.

Podczas testów anteny operatorzy w ESOC musieli zastosować szczególne procedury. Na czas rozkładania anteny satelita został „uwolniony” od systemu kontroli orientacji, aby mógł dryfować swobodnie i uniknąć przeciążeń mechanicznych. Takie operacje to zawsze ryzyko – gdyby coś poszło nie tak, antena mogłaby się zablokować albo uszkodzić satelitę. Sukces tego etapu potwierdził jakość pracy inżynierów ESA oraz firm współpracujących, m.in. Airbusa (głównego wykonawcy) czy L3H, odpowiedzialnej za sam reflektor antenowy.

Oczekiwanie na dane naukowe

W maju 2025 roku satelita nie dostarczał jeszcze wartościowych danych do badań klimatycznych. Pierwsze tygodnie były przeznaczone na sprawdzanie pracy radaru, testowanie odbioru sygnałów z różnych wysokości oraz konfiguracji polaryzacji radarowej. Zespół ESA powtarzał, że cierpliwość jest kluczowa – prawdziwe dane nadejdą dopiero po okresie uruchamiania i kalibracji.

Mimo to już sam fakt, że antena działa poprawnie, a satelita zachowuje stabilność, wzbudzał optymizm. To było preludium do najważniejszego momentu – prezentacji pierwszych obrazów, które miały nastąpić w czerwcu.

Czerwiec 2025 – pierwsze obrazy z Biomass

23 czerwca 2025 roku, podczas prestiżowego Living Planet Symposium, ESA zaprezentowała pierwsze obrazy radarowe uzyskane przez satelitę Biomass. Choć misja wciąż znajdowała się w fazie uruchamiania i kalibracji instrumentów, rezultaty okazały się spektakularne.

– Jak to zwykle bywa, wciąż jesteśmy w fazie uruchamiania i kalibracji, dostrajając satelitę tak, aby dostarczał dane najwyższej jakości, pozwalające naukowcom dokładnie określić ilość węgla zgromadzonego w lasach świata. Biomass jest wyposażony w nowatorską technologię kosmiczną, dlatego uważnie monitorujemy jego działanie na orbicie i z satysfakcją możemy powiedzieć, że wszystko funkcjonuje prawidłowo, a pierwsze obrazy są po prostu oszałamiające – i to dopiero przedsmak tego, co przed nami – komentował Michael Fehringer, kierownik projektu Biomass w ESA.

Obrazy nie były jeszcze gotowe do analiz naukowych, ale potwierdzały, że radar w paśmie P-band działa zgodnie z oczekiwaniami. Były również zapowiedzią zupełnie nowej jakości w obserwacjach naszej planety.

Pierwsze spojrzenie na lasy tropikalne

Jedno z pierwszych ujęć objęło fragment Boliwii – kraju, który należy do światowych liderów pod względem wylesień pierwotnych lasów tropikalnych. Obraz radarowy Biomassa zestawiono z optycznym zdjęciem satelity Sentinel-2. Różnica była uderzająca: Sentinel ukazywał tylko korony drzew, podczas gdy Biomass „prześwietlał” je, ujawniając strukturę wewnętrzną lasu i obszary podmokłe.

Kolory obrazu, odpowiadające różnym polaryzacjom radaru, odsłaniały zróżnicowanie środowiska:

• zieleń reprezentowała gęsty las deszczowy,
• czerwienie – lasy zalewowe i mokradła,
• błękity i fiolety – obszary trawiaste,
• czerń – rzeki i jeziora.

Obraz pokazywał m.in. rzekę Beni, wijącą się od Andów przez niziny Boliwii w stronę Brazylii.

Kolejne ujęcia przedstawiały różne zakątki globu:

• Amazonia (Brazylia) – obszary zalewowe i mokradła rozpoznane dzięki dominacji czerwieni na obrazie radarowym, kontrastujące z gęstą zielenią lasów nienaruszonych.
• Indonezja (wyspa Halmahera) – radar odsłonił ukształtowanie terenu o wulkanicznym pochodzeniu. Widoczny był m.in. aktywny wulkan Gamkonora.
• Gabon (Afryka) – obraz zdominowany przez soczystą zieleń gęstych lasów równikowych, z wyraźnie widoczną rzeką Ivindo.
• Czad (Sahara) – radar Biomassa wykazał zdolność do penetracji suchego piasku na głębokość do 5 m, ukazując dawne struktury geologiczne i wyschnięte koryta rzek w masywie Tibesti.
• Antarktyda – długofalowy sygnał radarowy pozwolił zajrzeć w głąb lodowców, ujawniając strukturę wewnętrzną i ruch lodu w rejonie lodowca Nimrod oraz Gór Transantarktycznych.

– Patrząc na te pierwsze obrazy, widać wyraźnie, że nasz satelita Earth Explorer Biomass spełnia pokładane w nim nadzieje. Oczekujemy, że ta nowa misja zapewni nam przełom w zdolności do zrozumienia światowych lasów – łącząc najnowocześniejszą technologię radarową z naukową doskonałością, która pozwoli odkryć kluczowe informacje o magazynowaniu węgla, zmianach klimatu i kondycji cennych ekosystemów leśnych naszej planety – dodała Simonetta Cheli, dyrektor programów obserwacji Ziemi w ESA.

Dlaczego te obrazy są tak ważne?

To, co odróżnia Biomassa od wcześniejszych satelitów obserwacyjnych, to zdolność do tworzenia trójwymiarowych modeli lasów. Łącząc wielokrotne obserwacje tego samego obszaru, radar w paśmie P-band pozwala mierzyć nie tylko powierzchnię lasu, ale również jego wysokość i gęstość. Dzięki temu można dokładnie obliczyć, ile biomasy – a więc i węgla – znajduje się w danym ekosystemie.

Biomass poza lasami: nowe horyzonty badań

Choć głównym celem misji Biomass jest dokładne określenie ilości węgla zgromadzonego w lasach, pierwsze obrazy ujawniły, że możliwości satelity sięgają znacznie dalej. Radar w paśmie P-band, dzięki długiej fali radiowej, potrafi dostarczać informacji, których inne satelity nie są w stanie uzyskać.

Badania pustyń i dawnych rzek

W obrazie z Sahary satelita Biomass odsłonił dawne koryta rzek i wyschnięte jeziora, ukryte pod piaskiem na głębokości kilku metrów. To otwiera nowe możliwości badania historii klimatu Ziemi. Zrozumienie, jak kształtowały się pustynie w przeszłości, pozwoli lepiej przewidywać przyszłe zmiany środowiskowe. Ponadto, takie obserwacje mogą pomóc w poszukiwaniu tzw. „fossil water” – zasobów podziemnych wód, które w niektórych regionach świata mogą być kluczowe dla przetrwania ludności.

Zajrzeć pod lód Antarktydy

Biomass wykazał też potencjał do penetracji lodu. Radar w paśmie P-band może docierać w głąb lodowców, ujawniając ich wewnętrzną strukturę i ruch. To ważne dla badań Antarktydy, gdzie dynamika lodowców decyduje o tempie podnoszenia się poziomu mórz. Dane z Biomassa mogą uzupełnić dotychczasowe obserwacje prowadzone przez inne misje, jak CryoSat-2 czy Sentinel-1, oferując unikatowe informacje o tym, jak „oddychają” pokrywy lodowe.

Kartografia topografii leśnej

Radar Biomassa nie tylko liczy drzewa – potrafi także dostarczać szczegółowych danych o ukształtowaniu terenu ukrytego pod gęstą roślinnością. W tropikach, gdzie dostęp naziemny jest często utrudniony, a mapy topograficzne bywają niedokładne, takie dane mogą być przełomowe. Ułatwią np. planowanie rezerwatów przyrody, analizę ryzyka powodziowego czy badania nad różnorodnością biologiczną.

Wkład w globalną naukę o klimacie

Misja Biomass jest częścią programu ESA Earth Explorer, w którym testowane są nowatorskie technologie i zbierane dane naukowe nieosiągalne innymi metodami. Lasy są w centrum zainteresowania, ale ich rola w cyklu węglowym to tylko fragment szerszej układanki. Biomass, dostarczając danych także o pustyniach, lodowcach czy ukształtowaniu terenu, pomoże w budowaniu kompleksowego obrazu systemu Ziemi jako całości.

Co oznacza Biomass dla przyszłości klimatu?

Start satelity Biomass w kwietniu 2025 roku otworzył nowy rozdział w badaniach klimatu. Po raz pierwszy dysponujemy orbitalnym narzędziem potrafiącym precyzyjnie mierzyć ilość biomasy leśnej i zgromadzonego w niej węgla. Dzięki temu naukowcy zyskają brakujący element układanki w globalnym cyklu węglowym.

Dotychczasowe szacunki oparte na fragmentarycznych danych miały ogromne marginesy błędu – szczególnie w tropikach, gdzie lasy są najbogatsze w węgiel, a jednocześnie najbardziej narażone na wylesianie. Biomass pozwoli zmniejszyć te niepewności i dostarczyć solidnych podstaw do:

• udoskonalania modeli klimatycznych,
• śledzenia zmian w czasie – zarówno strat, jak i regeneracji lasów,
• projektowania skutecznych polityk ochrony środowiska.

– Naszym pomysłem było użycie bardzo szczególnego typu radaru, aby zmapować lasy świata z kosmosu. Celem było zrozumienie, jak lasy wpływają na klimat – i jak zmiany klimatu oddziałują na lasy – podkreśla Lars Ulander, profesor z Uniwersytetu Technicznego Chalmersa i jeden z pomysłodawców misji.

Narzędzie dla nauki i polityki

Dane z Biomass będą udostępniane w otwartym dostępie, co oznacza, że zyskają do nich zarówno badacze, jak i rządy państw. Dzięki temu każdy kraj będzie mógł monitorować własne zasoby leśne, a organizacje międzynarodowe – weryfikować realizację zobowiązań klimatycznych.

To ogromna pomoc w ramach takich inicjatyw jak REDD+ (Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation – Ograniczanie emisji z wylesiania i degradacji lasów), które nagradzają kraje za skuteczną ochronę lasów. Biomass umożliwi też lepsze planowanie projektów zalesieniowych i ocenę, ile węgla faktycznie magazynują młode lasy.

Misja na lata

Satelita zaprojektowany jest na pięcioletnią misję, ale doświadczenia z wcześniejszych projektów ESA pokazują, że urządzenia często działają dłużej. Jeśli Biomass utrzyma sprawność przez dekadę, stanie się jednym z najważniejszych źródeł danych o klimacie w XXI wieku.

– Spodziewamy się, że ta nowa misja zapewni przełom w zrozumieniu lasów Ziemi – łącząc najnowocześniejszą technologię radarową z naukową precyzją, która odblokuje kluczowe informacje o magazynowaniu węgla, zmianach klimatu i kondycji cennych ekosystemów leśnych – podsumowała Simonetta Cheli z ESA.

Dlaczego to ważne dla każdego z nas?

Zmiany klimatyczne to proces globalny, ale ich skutki odczuwamy lokalnie: fale upałów, susze, powodzie czy burze. Lasy są jednym z naszych najważniejszych sprzymierzeńców w walce o stabilny klimat. Biomass pozwala wreszcie „zajrzeć” do ich wnętrza i dowiedzieć się, jak naprawdę pełnią tę rolę.

To misja nie tylko naukowa, ale też symboliczna – pokazuje, że technologia kosmiczna może wspierać ludzkość w odpowiedzi na największe wyzwania cywilizacyjne. Z orbity, 666 kilometrów nad nami, satelita Biomass codziennie mierzy „oddech” Ziemi – dając nam wiedzę, której potrzebujemy, by mądrzej chronić przyszłość planety.

źródła: esa.int, thebrighterside.news