Il satellite ECOSTRESS della NASA ha ripreso lo stress delle piante nel sito del patrimonio mondiale di Sundarban nell'Asia meridionale. I colori rossi indicano un elevato stress evaporativo della pianta e i colori verdi indicano un basso stress. I futuri strumenti iperspettrali per rilevare lo stress delle piante potrebbero essere ottimizzati attraverso un'analisi della dimensionalità intrinseca. Credito:NASA/JPL-Caltech, dominio pubblico
La progettazione di strumenti per le missioni dei veicoli spaziali è un esercizio di gestione dei compromessi. Con severe restrizioni su potenza, massa e volume, gli strumenti spaziali sono spesso compromessi in modi in cui uno strumento di laboratorio equivalente non lo sarebbe. Ciascuno strumento generalmente supporta anche una serie di esperimenti o campagne di osservazione.
Ogni potenziale utilizzo di uno strumento beneficia in modo diverso di attributi come la risoluzione spaziale, temporale e spettrale o il rapporto segnale/rumore. Ad esempio, le osservazioni geologiche possono preferire un'elevata risoluzione spaziale e spettrale, mentre gli esperimenti meteorologici possono richiedere osservazioni ad alta cadenza e un buon rapporto segnale-rumore. Il bilanciamento di queste esigenze contrastanti è un aspetto critico della progettazione degli strumenti.
Nel loro Journal of Geophysical Research:Biogeosciences studio, Cawse-Nicholson et al. proporre una nuova metrica oggettiva per ottimizzare le esigenze concorrenti degli utilizzatori di strumenti, che chiamano dimensionalità intrinseca (ID). La dimensionalità intrinseca quantifica il contenuto dell'informazione in un dato insieme di osservazioni essenzialmente contando il numero di componenti significative in un'analisi della componente principale dei dati.
Per testare il loro approccio, gli autori hanno applicato l'ID al veicolo spaziale proposto dalla NASA per la biologia e la geologia di superficie. Hanno identificato ed elaborato set di dati spettroscopici da fonti esistenti rappresentative delle capacità previste della missione. Ricampionando i dati di input in diversi modi, hanno simulato vari possibili compromessi strumentali, calcolando l'ID per ciascuno.
Lo studio rileva che la dimensionalità intrinseca diminuisce con osservazioni più rumorose e a bassa risoluzione, il che è coerente con l'intuizione. Tuttavia, gli scienziati notano che questa metrica può essere utilizzata per quantificare l'intuizione per guidare i compromessi. Scoprono che la scena campione (ad esempio, deserto contro foresta) ha qualche effetto sulla coerenza dell'ID per considerazioni spaziali ma meno per quelle spettrali. In futuro applicheranno il concetto a più aree della progettazione di strumenti e missioni, come velocità di trasmissione dati, traiettorie di volo e orari di osservazione. + Esplora ulteriormente
Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di Eos, ospitata dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.
