Ο άνθρωπος αστροναύτης

	Ο ΑΝΘΡΩΠΟΣ ΑΣΤΡΟΝΑΥΤΗΣ (Εργαστήριο Γήινων Επιστημών και Ανάλυσης Εικόνας, Διαστημικό Κέντρο Johnson)
			Οι αστροναύτες του Απόλλωνα 8 είδαν για πρώτη φορά αυτή την άποψη της Γης που ανέβαινε πάνω από την αθέατη πλευρά της Σελήνης, τον Δεκέμβριο του 1968.
	Αν και οι περισσότερες δραστηριότητες Γήινων Επιστημών της NASA διεξάγονται χρησιμοποιώντας δορυφορικούς αισθητήρες, το διαστημικό σκάφος με ανθρώπους συνεισφέρει επίσης σημαντικά στην κατανόησή μας για τη γη. Οι φωτογραφίες της γης από αστροναύτες, από τις πρώτες διαστημικές πτήσεις στη δεκαετία του '60, έθεσαν τα θεμέλια για τις τεχνολογίες τηλεπισκόπησης που ακολούθησαν. Και ενώ ο αριθμός αισθητήρων και δορυφόρων σε τροχιά έχει αυξηθεί, η βασική δραστηριότητα από τους αστροναύτες έχει συνεχιστεί επίσης. Η πτήση του ανθρώπου στο διάστημα περιλαμβάνει τώρα αποστολές του Διαστημικού Λεωφορείου και του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού. Άλλες αποστολές περιλαμβάνουν συγκεκριμένους αισθητήρες που πετούν για να συλλέξουν στοιχεία για μια μικρή χρονική περίοδο, καθώς και τρέχουσες προσπάθειες των αστροναυτών να φωτογραφίσουν τη γη από το διάστημα.		Το Διαστημικό Λεωφορείο (Space Shuttle) και ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός (International Space Station - ISS).
	Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός
			Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός τον Απρίλιο 2002.
			Μέλη του πληρώματος του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού κοιτάζουν από το παράθυρο υψηλής οπτικής ποιότητας του Σταθμού.
	Η παράδοση της NASA στην παρατήρηση της Γης μέσω αστροναυτών συνεχίζεται στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό με νέες ευκαιρίες σε υψηλές ποιότητες και αναλύσεις. Ένα τμήμα του Σταθμού, το Εργαστήριο Destiny, διαθέτει ένα παράθυρο ειδικά για την παρατήρηση της Γης, με διάμετρο 50,8 cm. Το παράθυρο είναι κατασκευασμένο από λιωμένο πυρίτιο και στιλβωμένο σύμφωνα με προδιαγραφές ποιότητας οπτικών τηλεσκοπίων. Το ανακλαστικό του επίστρωμα απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία (UV). Η διαπερατότητά του είναι >90% στο ορατό και κοντινό υπέρυθρο φάσμα, ενώ πέφτει μετά τα 800 nm φτάνοντας γύρω στο 50% στα 1500 nm και πρακτικά 0% στα 2600 nm. Από το παράθυρο αυτό έχουν χρησιμοποιηθεί διάφορα είδη φωτογραφικών μηχανών, όπως με φίλμ, ψηφιακές και IMAX, για φωτογράφιση της Γης. Το παράθυρο επίσης επιτρέπει τη χρήση οργάνων τηλεπισκόπησης μέσα από το διαστημικό σκάφος χωρίς ειδική επεξεργασία, τη διαμόρφωσή τους κατά τη διάρκεια της τροχιάς και την επιστροφή τους στο έδαφος για συντήρηση και ρύθμιση. Τέτοια όργανα θα τοποθετηθούν στην ειδική εγκατάσταση παρατήρησης και έρευνας (WORF), που προβλέπει μια θέση για το μοντάρισμα αισθητήρων με απομόνωση της δόνησης, καθώς και για τη μεταφορά ενέργειας και δεδομένων στο παράθυρο. Το WORF σχεδιάζεται να εγκατασταθεί στο παράθυρο το 2003. Διάφορα όργανα τηλεπισκόπησης εξετάζεται να τοποθετηθούν στο παράθυρο. Τέτοια όργανα μπορούν επίσης να τοποθετηθούν και στις εξωτερικές πλατφόρμες του Σταθμού. Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός (International Space Station - ISS) άρχισε να κατασκευάζεται το Νοέμβριο του 1998, και οι δραστηριότητες Γήινων Επιστημών άρχισαν με την άφιξη του πρώτου πληρώματος τον Οκτώβριο του 2000. Σε υψόμετρο περίπου 400 km, η τροχιακή κλίση του Σταθμού είναι 51,6 μοίρες και καλύπτει πάνω από το 75% της γήινης επιφάνειας, όπου περιέχεται το 95% των κατοικημένων περιοχών. Οι τροχιές διαρκούν περίπου 91 έως 93 λεπτά, με επανάληψη κάθε 3 ημέρες και κύκλο σύμπτωσης ημέρας-νύχτας 63 ημερών.		Η μικροσκοπική ατόλλη Pinaki στο αρχιπέλαγος Tuamotu, της γαλλικής Πολυνησίας, φωτογραφήθηκε από τον Διαστημικό Σταθμό στα πλαίσια του προγράμματος CEO, που αφορά τη χαρτογράφηση κοραλλιογενών υφάλων από λήψη εικόνων. Στην εικόνα φαίνεται μια ανατολή πάνω από την περιοχή Pecos του Τέξας, όπως φωτογραφήθηκε από το Διαστημικό Λεωφορείο. Φαίνονται καθαρά τα σύννεφα (μπλε-λευκό) και το στρώμα αεροζόλ της στρατόσφαιρας (κόκκινο). Το SAGE III μετρά το σκοτείνιασμα του ήλιου μέσω μιας γεωμετρίας παρόμοιας με αυτή της φωτογραφίας.
	Προγράμματα Γήινων Επιστημών στο Διαστημικό Σταθμό
			Ο Sergei Krikalev, μέλος του πληρώματος του Διαστημικού Σταθμού, ενώ κοιτάζει από το παράθυρο υψηλής οπτικής ποιότητας του Destiny.
	Το πρόγραμμα CEO (Crew Earth Observations) που αφορά παρατήρηση και φωτογράφιση της γήινης επιφάνειας από το πλήρωμα του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού, με έμφαση σε περιοχές που αποτελούν δραματικά παραδείγματα περιβαλλοντικών αλλαγών, υπό την εποπτεία ομάδας επιστημόνων. Στις περιοχές περιλαμβάνονται μεγάλα δέλτα ποταμών στη νότια και ανατολική Ασία, κοραλλιογενείς ύφαλοι, μεγάλες πόλεις, αιθαλομίχλη σε βιομηχανικές περιοχές, περιοχές που δοκιμάζονται από πλημμύρες ή ξηρασίες λόγω του φαινομένου El Niño, αλπικοί παγετώνες, τεκτονικές δομές, και κάποια χαρακτηριστικά στη γη, όπως κρατήρες πρόσκρουσης, που είναι ανάλογα με χαρακτηριστικά άλλων πλανητών.
			Πυρκαγιές στην Ινδονησία όπως φαίνονται σε φωτογραφία του προγράμματος EarthKAM.
	Το πρόγραμμα EarthKAM (Earth Knowledge Acquired by Middle school students) μέσω του οποίου σπουδαστές δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης ελέγχουν την ψηφιακή φωτογραφική μηχανή που βρίσκεται στο παράθυρο του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού. Αρχισε το 1994 ως πειραματικό πρόγραμμα για το Διαστημικό Λεωφορείο (γνωστό τότε ως "Kidsat"), ενώ τώρα αποτελεί μακροπρόθεσμο πρόγραμμα για το Διαστημικό Σταθμό. Οι σπουδαστές ζητούν να ληφθούν συγκεκριμένες εικόνες της γης από τροχιά και οι εικόνες ενσωματώνονται έπειτα στα προγράμματα σπουδών των τάξεών τους. Αυτές οι φωτογραφίες χρησιμοποιούνται για να μελετήσουν τον πλανήτη μέσα από διάφορα μαθήματα, όπως γεωγραφία, περιβαλλοντικές σπουδές και εικαστικές τέχνες. Οι εικόνες αργότερα ενσωματώνονται στη συλλογή της μεγαλύτερης διαδικτυακής πύλης για φωτογραφίες της Γης από αστροναύτες (Gateway to Astronaut Photography of Earth), ώστε να είναι διαθέσιμες στο κοινό και την επιστημονική κοινότητα. Το πρόγραμμα SAGE III (Stratospheric Aerosol and Gas Experiment) είναι το πρώτο αμερικάνικο πρόγραμμα παρατήρησης της Γης από ειδικό όργανο τοποθετημένο στο εξωτερικό του Διαστημικού Σταθμού. Το όργανο SAGE III μετράει την κάθετη κατανομή των αερολυμάτων (αεροζόλ) και του όζοντος από την ανώτερη τροπόσφαιρα μέχρι τη στρατόσφαιρα. Επιπλέον παρέχει μοναδικές μετρήσεις θερμοκρασίας στη στρατόσφαιρα και τη μεσόσφαιρα, καθώς και διαγράμματα για τα αέρια ίχνη, όπως οι υδρατμοί και το διοξείδιο του αζώτου, που παίζουν σημαντικό ρόλο στην ακτινοβολία και τη χημεία της ατμόσφαιρας. Η έναρξή του προγραμματίζεται για το 2004.		Η αστροναύτης Bonnie Dunbar ενώ εγκαθιστά την ψηφιακή φωτογραφική μηχανή EarthKAM στο τροχιακό παράθυρο.
	Το Διαστημικό Λεωφορείο
	Το Διαστημικό Λεωφορείο (Space Shuttle) αποτελεί μια μοναδική πλατφόρμα διεξαγωγής πειραμάτων των Γήινων Επιστημών, επειδή ο εξοπλισμός μπορεί να χρησιμοποιείται για μια μικρή χρονική περίοδο (5 έως 15 ημερών) και μετά να επιστρέφεται στη γη. Το πρόγραμμα των Διαστημικών Λεωφορείων εγκαινιάστηκε τον Απρίλιο του 1981 και από τότε έχουν πραγματοποιηθεί πάνω από 100 αποστολές, χρησιμοποιώντας 5 τροχιακά οχήματα. Το υψόμετρο της κάθε αποστολής είναι διαφορετικό και κυμαίνεται από 222 έως 611 km. Οι περισσότερες πρόσφατες αποστολές είχαν σκοπό την κατασκευή του Διαστημικού Σταθμού και είχαν υψόμετρο γύρω στα 400 km. Η τροχιακή κλίση (το μεγαλύτερο γεωγραφικό πλάτος που φτάνει σε κάθε τροχιά) επίσης ποικίλει από 28 έως 62 μοίρες. Οι περισσότερες αποστολές είχαν τις κλίσεις των 28,5, των 39, των 51,6 (η κλίση του Διαστημικού Σταθμού), ή των 57 μοιρών.
			Παράδειγμα του ίχνους μιας τροχιάς με κλίση 51,6 μοιρών. Με κίτρινο η τροχιά διέρχεται από περιοχές που έχουν ημέρα και με μπλε από περιοχές που έχουν νύχτα. Αυτή η τροχιά διαρκεί περίπου 90 λεπτά.
	Πρόσφατα προγράμματα Γήινων Επιστημών στο Διαστημικό Λεωφορείο
			Ο αστροναύτης Dom Gorie ετοιμάζεται να χρησιμοποιήσει την κάμερα Hasselblad για να φωτογραφίσει τη Γη από τα παράθυρα του Διαστημικού Λεωφορείου.
			Το όρος Ararat όπως φωτογραφήθηκε από το Διαστημικό Λεωφορείο τον Μάρτιο του 2001.
	Το πρόγραμμα φωτογράφισης της Γης από το Διαστημικό Λεωφορείο (Space Shuttle Earth Observation Photography). Σε ολόκληρη την εποχή των Διαστημικών λεωφορείων, αστροναύτες σε τροχιά φωτογραφίζουν τη Γη από τα παράθυρα των διαστημικών σκαφών. Η αποστολή SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) που αφορά τη χαρτογράφηση της τοπογραφίας (υψομετρικά δεδομένα) της Γης σε πρωτοφανείς αναλύσεις. Το πρόγραμμα διεξήχθη το Φεβρουάριο του 2000 με την πτήση του Διαστημικού Λεωφορείου Endeavor. Στις 10 μέρες της αποστολής συλλέχθηκαν δεδομένα για την επιφάνεια της Γης μεταξύ 60 μοιρών βόρειου γεωγραφικού πλάτους και 54 μοιρών νότιου γεωγραφικού πλάτους. Η κάλυψη του συνόλου της γήινης επιφάνειας θα ολοκληρωθεί μέχρι το τέλος του 2002. Η αποστολή SIR-C/X-SAR (Spaceborne Imaging Radar-C/X-band Synthetic Aperture Radar) ήταν πρόδρομος του SRTM και διεξήχθη σε δύο πτήσεις του Διαστημικού Λεωφορείου το 1994. Αφορά απεικόνιση μέσω ραντάρ πολλών παραμέτρων (3 ζώνες, διάφοροι τρόποι πόλωσης). Είχαν προηγηθεί οι αποστολές SIR-A (1983) και SIR-B (1984) που κατέδειξαν τις ικανότητες του ραντάρ σε διάφορες επιστημονικές εφαρμογές. Αυτές οι αποστολές εστίασαν σε έναν περιορισμένο αριθμό τοποθεσιών-στόχων όπου με επαναλαμβανόμενη εξέταση έδειξαν τις δυνατότητες χαρτογράφησης μέσω ραντάρ.		Η αρχή της συμβολομετρίας (interferometry) που χρησιμοποιείται στη SRTM. Παράδειγμα τοπογραφικών δεδομένων που παράχθηκαν από την αποστολή SRTM.
	Φωτογραφίες από αστροναύτες
	Οι αστροναύτες φωτογραφίζουν τη Γη με φορητές φωτογραφικές μηχανές για περισσότερα από 30 έτη, αρχίζοντας με τις αποστολές Mercury στις αρχές της δεκαετίας του 1960. Τα μέλη των αποστολών της NASA έχουν τραβήξει σχεδόν 400000 φωτογραφίες με φορητές φωτογραφικές μηχανές Hasselblad, Linhof, Rolleiflex, και Nikon.
			Η Βενετία όπως φωτογραφήθηκε από μέλη του πληρώματος του Διαστημικού Σταθμού Άλφα (Space Station Alpha).
	Οι αστροναύτες εκπαιδεύονται στην επιστημονική παρατήρηση οικολογικών, γεωλογικών, γεωγραφικών, ωκεανογραφικών, περιβαλλοντικών, και μετεωρολογικών φαινομένων. Διδάσκονται επίσης τη χρήση εξοπλισμού και τεχνικών φωτογράφισης. Η κατάρτιση πριν από την πτήση τούς βοηθά να αποφασίζουν ποιες περιοχές και φαινόμενα να φωτογραφίζουν. Περιοχές ειδικού επιστημονικού ενδιαφέροντος επιλέγονται πριν από κάθε πτήση από ομάδα επιστημόνων. Οι αστροναύτες λαμβάνουν εντατική κατάρτιση, βοήθεια εν πτήσει και μηνύματα από το έδαφος ώστε να εντοπίζουν αυτές τις περιοχές επιστημονικού ενδιαφέροντος. Ο εκπαιδευμένος στις Γήινες Επιστήμες αστροναύτης μπορεί γρήγορα να προσδιορίζει και να φωτογραφίζει ενδιαφέροντα και απροσδόκητα φαινόμενα, να ερμηνεύει τι παρατηρεί, και αν είναι ανάγκη να τροποποιεί τις προγραμματισμένες δραστηριότητες. Η άμεση ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ του πληρώματος και των επιστημόνων διευκολύνει την καταγραφή δυναμικών γεγονότων γεωλογικής, ωκεανογραφικής, περιβαλλοντικής και μετεωρολογικής σπουδαιότητας. Οι κρίσιμες περιοχές για την παρακολούθηση περιβαλλοντικών αλλαγών φωτογραφίζονται επανειλημμένα σε βάθος χρόνου, ενώ μερικές έχουν φωτογραφικά αρχεία που χρονολογούνται από τις αποστολές Gemini και skylab. Εικόνες του άκρου της Γης που λαμβάνονται κατά την ανατολή ή τη δύση του ήλιου καταγράφουν αλλαγές στα στρώματα της ατμόσφαιρας. Φωτογραφίες από τυφώνες, τροπικές καταιγίδες, γραμμές θυέλλης, δίνες νεφών σε νησιά και αεροχείμαρρους συμπληρώνουν τις εικόνες μετεωρολογικών δορυφόρων, προσφέροντας στερεοσκοπική κάλυψη υψηλής ευκρίνειας τέτοιων φαινομένων. Οι φωτογραφίες από αστροναύτες συνεισφέρουν με μοναδικό τρόπο σε σειρά πληροφοριών Γήινων Επιστημών που διαθέτει η NASA. Κατ' αρχάς, οι εικόνες είναι άμεσα προσιτές στο κοινό, αφού δεν είναι ιδιόκτητες και μπορούν να διανεμηθούν σε ψηφιακή μορφή μέσω διαδικτύου (Gateway to Astronaut Photography of Earth), ενώ είναι σε φωτογραφική μορφή φυσικού χρώματος που είναι εύκολα ερμηνεύσιμη από μη επιστήμονες. Δεύτερον, οι μοναδικές απόψεις των φορητών στοιχείων κάνουν δυνατή τη θέαση της γης με τρόπους που δεν είναι κοινοί από άλλους αισθητήρες. Εκτός από τις εικόνες που κοιτάζουν κετευθείαν προς το έδαφος, οι αστροναύτες μπορούν να κοιτάζουν πλάγια την ελαφριά ομίχλη στην ατμόσφαιρα ή να χρησιμοποιούν τις αντανακλάσεις του ηλιακού φωτός για να βλέπουν τα υδάτινα όρια και τα χαρακτηριστικά των κυμάτων. Τρίτον, επειδή οι φωτογραφίες είναι δημόσιες, παρέχουν μια χαμηλού κόστους εναλλακτική πηγή στοιχείων για περιπτώσεις που άλλες δορυφορικές εικόνες δεν μπορούν να αποκτηθούν ή δεν είναι ικανοποιητικές. Τέτοιες περιπτώσεις περιλαμβάνουν συχνά μελέτες για τις αναπτυσσόμενες χώρες, για περιοχές που δεν αποτελούν συνήθως στόχους σημαντικών δορυφόρων, για περιπτώσεις που χρειάζονται συμπληρωματικά στοιχεία χωρίς παρουσία νεφών, για σειρές ή μεγάλο αριθμό εικόνων. Η μεταβλητότητα είναι κύριο χαρακτηριστικό αλλά και πρόκληση εξαγωγής στοιχείων για τέτοιου είδους φωτογραφίες της γης. Επειδή οι αστροναύτες χρησιμοποιούν ποικίλους φακούς και γωνίες θέασης, διαφορετικές φωτογραφικές μηχανές και φιλμ, και τραβούν τις φωτογραφίες τους από διαφορετικά ύψη, δεν υπάρχει μια ενιαία ανάλυση για όλες αυτές τις εικόνες. Οι περισσότερες εικόνες του ναδίρ (που κοιτάζουν κατακόρυφα τη γη) έχουν ανάλυση 20 έως 60 m/pixel. Εντούτοις, πρόσφατα έχουν χρησιμοποιηθεί επιτυχώς μεγαλύτερες μεγεθύνσεις με ανάλυση λιγότερο από 6 m/pixel. Στη διαδικτυακή πύλη Gateway to Astronaut Photography of Earth η NASA παρέχει διαδραστικά εργαλεία που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό της ανάλυσης μια συγκεκριμένης εικόνας. BK Σχετικά άρθρα: Ed Lu: Παρατήρηση της Γης Ιστοσελίδα προέλευσης		Υποψήφιοι αστροναύτες συμμετέχουν σε ασκήσεις Γήινων Επιστημών. Ταξινόμηση χρήσης του εδάφους σε ακτή της Ταϊλάνδης με βάση φωτογραφία από το Διαστημικό Λεωφορείο.