Gli ingegneri dell'UNSW Sydney stanno sviluppando una nuova tecnologia satellitare che può essere utilizzata per determinare lo stato dei mari, nonché una serie di altre utili applicazioni.

Le informazioni in tempo reale sui mari selvaggi e le condizioni oceaniche sfavorevoli potrebbero essere utilizzate per rendere la navigazione più sicura ed efficiente grazie alla tecnologia radar passiva sviluppata dagli ingegneri dell'UNSW Sydney.

E la tecnologia ha anche suscitato l'interesse dell'Australian Defence Force per la sua capacità di "vedere" attraverso la copertura di nuvole e alberi mantenendo il silenzio radio.

Il professor Andrew Dempster della School of Electrical Engineering and Telecommunications dell'UNSW ha sviluppato e sperimentato un nuovo tipo di ricevitore che cerca i segnali di navigazione satellitare rimbalzati dalla superficie terrestre in un processo chiamato riflettometria.

Rimbalzare

Come spiega, la riflettometria esamina i segnali GPS che provengono direttamente dai satelliti e anche dove, e con quale angolo, i segnali rimbalzano sulla superficie terrestre. Lui ei suoi colleghi hanno costruito quattro generazioni di ricevitori progettati per cercare questi segnali GPS rimbalzati dai satelliti in alto.

"L'ultima generazione dei nostri ricevitori GPS l'abbiamo portata nello spazio a bordo di CubeSats, "Il professor Dempster dice, che è anche direttore dell'Australian Centre of Space Engineering Research.

I CubeSat sono satelliti miniaturizzati utilizzati nella ricerca spaziale che sono una frazione del costo di lancio e mantenimento a causa delle loro minuscole proporzioni:il satellite UNSW-EC0 era 10 cm x 10 cm x 20 cm e circa 2 kg. Un CubeSat dotato di "Namuru" o "Kea", due dei ricevitori testati finora, è in grado di fornire analisi in tempo reale delle condizioni oceaniche, o "stato del mare, " registrando segnali GPS rimbalzati dalla superficie del mare.

Come funziona

"Quello che facciamo è misurare il ritardo dal satellite alla superficie e di nuovo al ricevitore sul satellite, " Dice il professor Dempster. "Poiché ci sono molteplici sfaccettature sulle onde oceaniche da cui può riflettere, significa che otteniamo una risposta più ampia in quel ritardo dai diversi angoli in cui vengono riflessi i segnali. Più il mare è agitato, più ampia è la risposta. Misuriamo anche lo spostamento di frequenza Doppler in quei segnali riflessi".

Da queste informazioni, qualcuno che guarda le informazioni registrate dal ricevitore può essere in grado di dedurre le altezze delle onde, direzione delle onde, lunghezza d'onda (distanza tra le onde), velocità e direzione del vento.

Chi può beneficiarne

"Ci sono molte applicazioni interessanti di questi dati, " Dice il professor Dempster. "Stiamo parlando con il Lloyd's Register [società di gestione marittima e marittima] di questo, mentre altre parti interessate sarebbero grandi compagnie marittime, oceanografi, e le persone che lavorano con la generazione di energia dalle onde.

"Come esempio di come potrebbe essere utile, le compagnie del gas spesso riforniscono le loro grandi autocisterne in mare, il che significa che la sicurezza può essere compromessa dalle condizioni meteorologiche. Quindi, se puoi rifornire la tua nave per mezz'ora in più perché hai una migliore conoscenza dei cambiamenti dello stato del mare, allora puoi iniziare a dare un valore in dollari a ciò che questo risparmio di tempo significa per la tua azienda."

Angolo di difesa

Oltre alle condizioni del mare, il dispositivo può anche rilevare le navi nell'area perché il segnale GPS rimbalza su un'imbarcazione in modo diverso, dice il professor Dempster. "Questo è uno dei motivi per cui l'ADF è interessato a questo.

"Cinque anni fa abbiamo preso uno di questi ricevitori su un aereo e lo abbiamo sorvolato su una foresta, abbiamo registrato il segnale grezzo e l'abbiamo riprodotto attraverso il nostro nuovo strumento. Mentre sorvolavamo la foresta, siamo stati in grado di individuare un pilone elettrico che altrimenti sarebbe stato nascosto alla vista. Ciò dimostra che le infrastrutture che rimangono nascoste anche nelle immagini satellitari possono ora essere rilevate.

"E il fatto che sia un ricevitore significa che opera in silenzio radio, in altre parole, non rivela la tua posizione, che è un altro motivo per cui la Difesa è interessata a questo".

Il cielo è il limite

Il ricevitore potrebbe anche essere messo a frutto integrandolo con un sistema aereo a pilotaggio remoto RPAS, dove potrebbe essere utilizzato potenzialmente per mappare le inondazioni. Poi ci sono i sistemi persistenti ad alta quota, HAPS, che volano autonomamente a un'altitudine doppia rispetto ai normali aerei e sono alimentati da energia solare, che può rimanere in volo per mesi.

"Airbus fa uno di questi, ed essendo ad un'altitudine così alta, non è soggetto alle stesse condizioni meteorologiche che potrebbero rendere pericoloso il volo ad altitudini regolari in condizioni meteorologiche sfavorevoli, "dice il professor Dempster.

"Con una costellazione dei CubeSat più economici che passano in orbita sopra la testa, potresti avere un ricevitore radar passivo su questi che può vedere attraverso la copertura nuvolosa e vedere attraverso il fumo, il che potrebbe rendere davvero utile avere una panoramica dell'estensione delle inondazioni o degli incendi boschivi".

Il professor Dempster dice che nei prossimi mesi, lui e il suo team continueranno a ottimizzare l'ultima generazione di ricevitori Kea.

"Il nostro nuovo strumento utilizza due Kea, uno che guarda in alto, per dare posizione come un normale ricevitore, e uno che guarda in basso, per guardare i segnali riflessi.

"Attualmente stiamo cercando di mantenere l'architettura a due ricevitori per lo strumento, ma a medio termine vorremmo sviluppare una soluzione a scheda singola che faccia tutto il lavoro del GNSS (Global Navigation Satellite System) e incorpori il computer di controllo, funzioni di archiviazione e comunicazione dei dati."