Multiwavelength studies of regolith effects in planetary remote sensing

A large proportion of our knowledge about the surfaces of atmosphereless solar-system bodies is obtained through remote-sensing measurements. The measurements can be carried out either as ground-based telescopic observations or space-based observations from orbiting spacecraft. In both cases, the measurement geometry normally varies during the observations due to the orbital motion of the target body, the spacecraft, etc.. As a result, the data are acquired over a variety of viewing and illumination angles. Surfaces of planetary bodies are usually covered with a layer of loose, broken-up rock material called the regolith whose physical properties affect the directional dependence of remote-sensed measurements. It is of utmost importance for correct interpretation of the remote-sensed data to understand the processes behind this alteration. In the thesis, the multi-angular effects that the physical properties of the regolith have on remote-sensing measurements are studied in two regimes of electromagnetic radiation, visible to near infrared and soft X-rays. These effects are here termed generally the regolith effects in remote sensing. Although the physical mechanisms that are important in these regions are largely different, notable similarities arise in the methodology that is used in the study of the regolith effects, including the characterization of the regolith both in experimental studies and in numerical simulations. Several novel experimental setups have been constructed for the thesis. Alongside the experimental work, theoretical modelling has been carried out, and results from both approaches are presented. Modelling of the directional behaviour of light scattered from a regolith is utilized to obtain shape and spin-state information of several asteroids from telescopic observations and to assess the surface roughness and single-scattering properties of lunar maria from spacecraft observations. One of the main conclusions is that the azimuthal direction is an important factor in detailed studies of planetary surfaces. In addition, even a single parameter, such as porosity, can alter the light scattering properties of a regolith significantly. Surface roughness of the regolith is found to alter the elemental fluorescence line ratios of a surface obtained through planetary soft X-ray spectrometry. The results presented in the thesis are among the first to report this phenomenon. Regolith effects need to be taken into account in the analysis of remote-sensed data, providing opportunities for retrieving physical parameters of the surface through inverse methods.Helsingin yliopiston tähtitieteen laitokselta 6.3.2009 väittelevä Jyri Näränen on tutkinut väitöstyössään Aurinkokunnan ilmakehättömien kappaleiden valonheijastusominaisuuksia. Hän on myös kartoittanut laajalti Kuun pinnan fysikaalisia ominaisuuksia sekä saanut uraauurtavia tuloksia planeettojen pintojen ns. röntgenfluoresenssista. Aurinkokunnan kappaleista heijastuneen valon määrä riippuu siitä, missä kulmassa niitä havaitaan suhteessa Aurinkoon. Valtaosa Aurinkokunnan kappaleiden tutkimuksesta tehdään Maasta tai luotaimista käsin. Tällöin sekä havainto- että valaistuskulmat muuttuvat usein havaintojen aikana paljonkin, ja heijastuskulman vaikutukset havaintoihin on tunnettava, jotta tulokset voidaan tulkita oikein. Kiviplaneettoja ja Aurinkokunnan pienkappaleita peittää tavallisesti kerros väljästi pakkautunutta kivimurskaa ja pölyä, jota kutsutaan regoliitiksi. Mm. regoliitin huokoisuudesta ja regoliittihiukkasten muotojen ja kokojen jakaumasta riippuu, miten valo heijastuu siitä takaisin. Jos Aurinko valaisee kappaleen suoraan Maan takaa, kappale on täysin valaistu ja puhutaan nollaheijastuskulmasta. Tällöin kappale on myös kirkkaimmillaan. Kun valonlähteen ja havaitsijan välinen kulma kasvaa, kappale näyttää himmenevän. Himmenemisen määrä riippuu yllämainituista regoliitin ominaisuuksista. Regoliitin heijastuskulmaefektiä voidaan käyttää hyväksi kun halutaan selvittää heijastavan pinnan ominaisuuksia. Tässä nk. inversiomenetelmässä muodostetaan tietokonemalli heijastavasta pinnasta. Mallin fysikaalisia ominaisuuksia muutetaan, kunnes sillä voidaan hyvin mallintaa havaittu heijastuskulmaefekti. Näränen on ollut mukana tutkimassa Kuun tummien merialueiden regoliitin ominaisuuksia ESA:n SMART-1 kuuluotaimen vuosina 2004-2006 keräämän havaintoaineiston perusteella. Tulokset vastasivat melko hyvin Apollo -lennoilta saatuja tuloksia, mutta kattoivat huomattavasti suuremman osan Kuun pintaa kuin mitä miehitetyillä lennoilla pystyttiin tutkimaan. Tutkimuksessa käytetty havaintoaineisto on lajissaan yksi laajimmista maailmassa. Näränen on myös kehittänyt ja käyttänyt tutkimuksessaan uudenlaisia koejärjestelyitä, joilla on tutkittu regoliitin pintakarkeuden vaikutusta mitattuun röntgensäteilyyn mittauskulman muuttuessa. Karkean pinnan huomattiin muuttavan havaittua röntgensäteilyä energisemmäksi kuin sileän pinnan. Tulos on merkittävä, sillä regoliitista lähtevän röntgensäteilyn energiaa mitataan usein, kun tutkitaan sisemmän Aurinkokunnan kappaleiden pinnan alkuainekoostumusta. Koostumuksen avulla pystytään ymmärtämään paremmin pinnan kemiaa ja mineraaleja. Tulokset ovat hyödyksi ensi vuosikymmenellä, kun NASA:n MESSENGER ja ESA:n BepiColombo -luotaimet saapuvat tutkimaan Merkuriusta

Uuden lasinhiontalinjan vesijärjestelmän sähkö- ja automaatiokytkentäkuvien suunnittelu ja teko

Opinnäytetyön tilaajana oli parvekelasitehdas Lumon Oy Kouvolasta. Opinnäytetyön tarkoituksena oli suunnitella ja tehdä Lumon Oy:lle tulevan uuden lasinhiontalinjan vesipuolen sähkö- ja automaatiokyt-kentäkuvat. Tavoitteena oli, että uusi hiontalinja käynnistyisi joulu-tammikuun vaihteessa 2014–2015. Työskentelimme Lumon Oy:n asentajaporukan sekä muutamien alihankkijoiden kanssa. Minun tehtäviini kuului suunnitella ja tehdä kytkentäkuvat Auto CAD-ohjelmalla. Laitteistoa testattiin ensimmäistä kertaa tammikuun puolessa välissä, jonka jälkeen huomattiin, että lait-teisto ei toimi kunnolla ilman muutamia pieniä muutoksia. Urakka valmistui vuoden 2015 helmikuussa. Työn tavoitteena oli rakentaa toimiva ja käyttökuntoinen hiontalinjasto ja tavoitteeseen myös päästiin. Urakan valmistuminen hieman venyi aikatauluun nähden, mutta laitteisto tuli kuntoon kuitenkin suh-teellisen ajallaan.The orderer of my thesis was a balcony glass factory Lumon Oy from Kouvola. The purpose of this thesis was to draw up circuit diagrams for a glass polishing line. The diagrams describe the water system of the line. The old diagrams were used as a model for the new ones. I also interviewed the electrician in the factory. I used Auto CAD for drawing the diagrams. As a result of this thesis Lumon Oy now has functional and clear circuit diagrams for the line

Sarasvuo ja Rantalainen : täydellistä miehekkyyttä

Aineisto on Opiskelijakirjaston digitoimaa ja Opiskelijakirjasto vastaa aineiston käyttöluvist

Reflectance properties of selected arctic-boreal land cover types: field measurements and their application in remote sensing

International audienceWe developed a mobile remote sensing measurement facility for spectral and anisotropic reflectance measurements. We measured reflection properties (BRF) of over 100 samples from most common land cover types in boreal and subarctic regions. This extensive data set serves as a unique reference opportunity for developing interpretation algorithms for remotely sensed materials as well as for modelling climatic effects in the boreal and subarctic zones. Our goniometric measurements show that the reflectances of the most common land cover types in the boreal and subarctic region can differ from each other by a factor of 100. Some types are strong forward scatterers, some backward scatterers, some reflect specularly, some have strong colours, some are bright in visual, some in infrared. We noted that spatial variations in reflectance, even among the same type of vegetation, can be well over 20%, diurnal variations of the same order and seasonal variation often over a factor of 10. This has significant consequences on the interpretation of satellite and airborne images and on the development of radiation regime models in both optical remote sensing and climate change research. We propose that the accuracy of optical remote sensing can be improved by an order of magnitude, if better physical reflectance models can be introduced. Further improvements can be reached by more optimised design of sensors and orbits/flight lines, by the effective combining of several data sources and better processing of atmospheric effects. We conclude that more extensive and systematic laboratory experiments and field measurements are needed, with more modelling effort