I piccoli satelliti commerciali hanno un ruolo nelle indagini sul particolato atmosferico, secondo la ricerca di tesi recentemente pubblicata da un ricercatore associato con l'Earth System Science Center presso l'Università dell'Alabama a Huntsville (UAH), una parte del sistema dell'Università dell'Alabama.

La ricerca di Jeanné le Roux (M.S., Scienze del sistema terrestre, 2020) è tra i primi a utilizzare dati commerciali ad alta risoluzione da piccoli satelliti (smallsat) per indagini sulla qualità dell'aria.

Il documento sottoposto a revisione paritaria è apparso in Telerilevamento ed è stato co-autore di le Roux, Dott.ssa Sundar Christopher, Professore UAH di scienze atmosferiche e della Terra, e Manil Maskey, un ricercatore presso il Marshall Space Flight Center della NASA. La ricerca è stata supportata da una sovvenzione della NASA per il suo programma Commercial Smallsat Data Acquisition.

Le Roux ha esaminato l'applicazione dei dati dei sensori PlanetScope a bordo degli oltre 100 smallsat Dove distribuiti dalla società Planet per l'uso nelle valutazioni della qualità dell'aria del particolato fine. I satelliti Dove sono piccoli satelliti in configurazioni 3U, che fondamentalmente significa che ciascuno è la dimensione di tre satelliti cubici (CubeSats) uniti insieme, misura 10 x 10 x 30 centimetri.

"Questa è stata un'indagine iniziale sulla fattibilità dell'utilizzo di dati CubeSat commerciali ad alta risoluzione, "dice le Roux, chi è di Riverside, California, e lavora anche come ricercatore associato con l'Interagency Implementation and Advanced Concepts Team (IMPACT) della NASA.

"Anche se questi dati mostrano molte promesse per le applicazioni di qualità dell'aria, ci sono alcune considerazioni che devono essere prese in considerazione, principalmente legate alle incongruenze che possono sorgere quando vengono combinati i dati di oltre 130 sensori individuali".

Planet è stato il primo nel settore a lanciare un numero così elevato di smallsat nella stessa rete per lo scopo specifico dell'osservazione della Terra, ma ci sono molte altre aziende che hanno o stanno progettando reti di smallsat per vari scopi.

Gli scienziati dell'atmosfera utilizzano vari dati satellitari per ampliare una vasta rete di stazioni di monitoraggio della qualità dell'aria a terra situate negli Stati Uniti e in tutto il mondo, come il sistema di qualità dell'aria dell'Agenzia per la protezione dell'ambiente.

"Il problema con queste reti di terra è che mentre effettuano misurazioni frequenti, forniscono solo informazioni sulla qualità dell'aria nel punto specifico del sito di monitoraggio a terra, " Le Roux dice. "I dati satellitari possono essere utilizzati per aiutare a colmare le lacune e stimare i parametri della qualità dell'aria su scale spaziali vaste e continue".

Le imprese commerciali sono state in prima linea nel fornire immagini satellitari ad altissima risoluzione disponibili per l'acquisto, dice le Roux.

"Fino a quando i satelliti finanziati dal governo non saranno progettati per competere, questi dati commerciali saranno molto ricercati per un'ampia varietà di applicazioni scientifiche, " lei dice.

"I dati della società Planet in particolare sono unici, in quanto fornisce una copertura ad alta risoluzione della maggior parte della massa continentale della Terra su base giornaliera. La maggior parte degli altri satelliti commerciali ad alta risoluzione non offre una copertura globale a questa frequenza, e hanno piuttosto il compito di concentrarsi su aree specifiche della Terra in base alle richieste dei clienti".

Mentre ci sono satelliti governativi che forniscono informazioni sulla qualità dell'aria, nessuno di essi è stato sviluppato per farlo con una risoluzione spaziale dettagliata come quella attualmente offerta dai satelliti commerciali, dice le Roux.

"Per esempio, Lo spettroradiometro per immagini a risoluzione moderata (MODIS) della NASA può essere utilizzato per derivare vari parametri di qualità dell'aria con una dimensione dei pixel di soli 250 metri, ma la dimensione dei pixel di PlanetScope è ancora notevolmente inferiore a soli 3 metri, "dice le Roux.

Mentre è possibile che il governo investirà in tecnologia simile alla rete commerciale di Planet in futuro, fino ad oggi le imprese commerciali sono state le pioniere di questo approccio alla raccolta di immagini telerilevate, lei dice.

Le Roux ha riscontrato alcuni inconvenienti nell'utilizzo di piccoli satelliti per la ricerca sul particolato atmosferico.

"Il principale svantaggio di questi dati sono i potenziali problemi di coerenza che sorgono, poiché i dati sono combinati da oltre 100 sensori individuali, ", afferma. "Anche se viene prestata grande attenzione per rendere le immagini dei vari sensori il più coerenti possibile, problemi di qualità della calibrazione geometrica e radiometrica sono stati sollevati in studi precedenti."

Anche, I CubeSat hanno un numero limitato di bande per visualizzare la Terra, lei dice. Mentre il MODIS ha 36 canali, i sensori commerciali hanno da tre a quattro bande, tipicamente nel visibile alla parte del vicino infrarosso dello spettro. Questo è uno svantaggio per gli studi che richiedono una maggiore copertura nello spettro elettromagnetico.

"Una delle prime cose che dobbiamo capire è la qualità delle misurazioni utilizzando i concetti di calibrazione. Quindi dobbiamo valutare l'accuratezza della geolocalizzazione, " dice le Roux. "Il nostro lavoro fornisce il quadro ei metodi per valutare queste accuratezze".

La tecnologia impiegata nella costellazione dei piccoli satelliti di Planet continua a migliorare, quindi la qualità dei dati dovrebbe continuare a essere valutata in studi futuri, dice le Roux.

"I vantaggi di avere queste immagini frequenti ad alta risoluzione spesso superano alcuni dei problemi di qualità dei dati".