Med små satellitter, autonome fartøy og avansert kunstig intelligens har norske forskere utviklet en helt ny måte å observere marine økosystemer på i sanntid og i områder der mennesker knapt kan oppholde seg. Resultatet er banebrytende teknologi med stor betydning for miljø, beredskap og bærekraftig verdiskaping.
Klimaendringer, økt aktivitet i havområdene og en mer uforutsigbar verden stiller nye krav til hvordan vi overvåker, forstår og forvalter havet.
Store deler av havet, fra åpne havområder til Arktis og polområdene, mangler i dag tilstrekkelig infrastruktur for observasjon og datakommunikasjon. Samtidig øker behovet for presis kunnskap dramatisk. Klimaendringer påvirker marine økosystemer, havbruk og fiskeri er under press, og samfunnet er mer avhengig enn noen gang av trygg skipsfart, beredskap og ressursforvaltning.
Tradisjonelle metoder for havobservasjon er kostbare, risikofylte og gir ofte begrensede datamengder. I møte med disse utfordringene har forskere ved NTNU utviklet en ny, helhetlig tilnærming: en «observasjonspyramide» som kobler små satellitter i bane med autonome fartøy, droner, bøyer og sensorer i havet.
Fra verdensrommet til havbunnen – et teknologisk gjennombrudd
Sentralt i satsingen er de hyperspektrale småsatellittene HYPSO-1 og HYPSO-2, utviklet og driftet i Norge. Satellittene kan analysere havets “farge” i et detaljnivå som tidligere ikke har vært mulig, og avsløre biologiske og kjemiske prosesser som algeoppblomstringer, planktondynamikk og vannkvalitet i overflaten.
Havets “farge” er de spektrale signaturene til lys som reflekteres fra forskjellige pigmenter som finnes i havet, for eksempel klorofyll som gir en spesiell grønnfarge til mikroorganismer.
Det unike er at satellittdataene ikke står alene. De inngår i et samspill med autonome overflatefartøy, undervannsfarkoster og luftbårne droner, som kan gjøre enda mer detaljerte og målrettede målinger der satellittene ser noe uvanlig. Slik skapes en sammenhengende kunnskapskjede fra rom til hav.
– Vi har utviklet en helt ny og mer effektiv måte å observere havet på, der satellitter og autonome systemer jobber sammen som én helhet. Vi får data med mer informasjon og det er mulig å redusere kostnader og forurensning ved mindre bruk av konvensjonelle havforskningsfartøy, sier prosjektleder Tor Arne Johansen, professor ved Institutt for teknisk kybernetikk og NTNU AMOS (Senter for fremragende forskning på Autonome marine operasjoner og systemer).
Resultatet er teknologi som ikke bare gir ny innsikt, men også mer handlingsrom for myndigheter og næringsliv.
– Målet er å gi samfunnet bedre og raskere kunnskap, akkurat der behovet er størst, fortsetter Johansen.
Samfunnsnytte i praksis
Denne forskningen treffer flere av Forskningsrådets sentrale samfunnsoppdrag:
Klima og miljø: Mer presis overvåking av marine økosystemer gir bedre forståelse av klimaendringer og deres konsekvenser.
Bærekraftig havnæring: Tidlig varsling av skadelige alger reduserer risiko for store tap i havbruk og styrker matsikkerheten.
Beredskap og sikkerhet: Sanntidsdata fra utilgjengelige områder forbedrer evnen til å håndtere miljøhendelser, ulykker og søk- og redningsoperasjoner.
Nasjonal kompetanse og suverenitet: Norge bygger egen kapasitet for satellittobservasjon og reduserer avhengigheten av utenlandske datasystemer.
– Denne forskningen gir Norge økt kontroll over egne havområder og økt tilstedeværelse i en tid der kunnskap er blitt en strategisk ressurs, forteller Johansen.
Fra forskning til varig kapasitet
Prosjektene har allerede gitt ringvirkninger langt utover sin opprinnelige ramme. Satellittene fungerer som forskningsplattformer for nye prosjekter, algoritmer som gir satellittene kunstig intelligens kan oppdateres i bane, og teknologien tas videre inn i både utdanning, næringsutvikling og internasjonalt samarbeid.
– Dette handler ikke bare om å samle mer data, men om å gi samfunnet bedre beslutningsgrunnlag i møte med store og komplekse utfordringer, sier prosjektleder Tor Arne Johansen.
Bak den samlede visjonen om en ny observasjonspyramide ligger det konkret forskning som allerede gir målbare resultater. Gjennom flere tett koblede satsinger viser forskerne hvordan små satellitter kan gi ny innsikt i marine økosystemer og samtidig styrke samfunnets evne til å overvåke, forstå og handle i noen av verdens mest utilgjengelige havområder.
Hyperspektrale småsatellitter gir tidlig varsling av miljøendringer
HYPSO-satellittene representerer et gjennombrudd innenfor fjernmåling av havet. Ved å analysere lys i hundrevis av bølgelengder kan forskerne identifisere biologiske prosesser som tidligere var usynlige fra rommet.
Dette gjør det mulig å oppdage algeoppblomstringer tidlig, følge utviklingen over tid og sende autonome fartøy direkte til området for mer detaljerte målinger. For havbruk, miljøforvaltning og kystsamfunn betyr dette bedre varsling, lavere risiko og mer målrettede tiltak.
Autonome systemer og små satellitter styrker beredskapen i nord
I Arktis og andre fjerntliggende havområder er infrastruktur en knapp ressurs. Her gir kombinasjonen av små satellitter og autonome fartøy en helt ny operativ kapasitet. Satellittene kan kommunisere direkte med sensorer og fartøy i havet og behandle data ombord for rask respons.
Denne teknologien er relevant for alt fra klimaforskning og ressurskartlegging til skipstrafikk, miljøovervåking og søk- og redning og bidrar til å styrke Norges rolle som ansvarlig havnasjon i nord.
Bak satsingen på små satellitter ligger et langsiktig mål om å styrke Norges evne til å forstå og forvalte havområdene i tråd med både forskningsbehov og politiske ambisjoner.
Resultatene viser at målrettede investeringer i hyperspektrale småsatellitter og autonome systemer har gitt stor effekt, både faglig og samfunnsmessig. Samtidig har prosjektene demonstrert at små satellitter kan utfylle og forsterke større overvåkingssystemer, og bidra til å bygge nasjonal kompetanse innen utvikling og operasjon av rombasert infrastruktur.
Forskerne peker samtidig på at potensialet langt fra er fullt utnyttet. Ambisjonen er å videreutvikle dette arbeidet til en strategisk, nasjonal forskningsinfrastruktur for småsatellitter, en plattform som kan legge grunnlag for ny forskning, forvaltning, innovasjon og styrket utdanning innen luft- og romsystemer.
HYPSO-satellittene og observasjonspyramiden testes og videreutvikles sammen med forvaltning og næringsliv både i Norge og internasjonal, ikke bare for anvendelser i havet, men også innsjøer og vassdrag. Slik kan Norge også i årene som kommer ta en ledende rolle i utviklingen av kunnskap og teknologi for havobservasjon, beredskap og bærekraftig bruk av havet.