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La luce delle piante dallo Spazio

La luce delle piante dallo Spazio

East Asia

Thales Alenia Space ha siglato un contratto con l’Agenzia Spaziale Europea per guidare il programma satellitare Fluorescence Explorer (FLEX), ottava missione “Earth Explorer” dell’ESA, con lancio previsto nel 2023. FLEX utilizzerà uno strumento innovativo, denominato FLORIS, per mappare la fluorescenza della vegetazione terrestre al fine di quantificare l’attività di fotosintesi. Lo strumento FLORIS sviluppato da Leonardo è uno spettrometro a immagini ad alta risoluzione che opera nel campo spettrale 500-880 nm. Leonardo è a capo di un consorzio di industrie europee, il cui partner principale è OHB System AG, per la progettazione, produzione e qualifica dello spettrometro. Lo strumento della missione FLEX rileverà da circa 800 km di quota la luce emessa dalle piante scomponendola nei suoi diversi colori. In questo modo sarà possibile stabilire con precisione assoluta l’intensità della “fluorescenza”, ovvero il tenue bagliore rossastro emesso durante la fotosintesi clorofilliana e impercettibile all’occhio nudo, indice diretto dello stato di salute della vegetazione, componente fondamentale degli ecosistemi con funzioni essenziali per il mantenimento della vita sul nostro pianeta. La fotosintesi clorofilliana, attraverso cui, per effetto dei raggi solari, si ha la conversione dell’anidride carbonica dell’atmosfera in carboidrati ricchi di energia e in ossigeno atmosferico, è uno dei processi più importanti sulla Terra da cui dipende la vita. Le informazioni provenienti da FLEX miglioreranno la nostra comprensione sul passaggio del carbonio dalle piante all’atmosfera e sul ruolo della fotosintesi nei cicli del carbonio e dell’acqua. Ma soprattutto i dati raccolti da FLEX ci forniranno una migliore comprensione dello stato di salute delle piante, aspetto particolarmente importante in un contesto in cui la popolazione terrestre in crescita ha un fabbisogno sempre maggiore di alimenti per sé e per gli animali. Il satellite FLEX orbiterà in coppia con uno dei satelliti Sentinel-3 (parte del programma europeo Copernicus), anch’essi realizzati da Thales Alenia Space. Il satellite sfrutterà i sensori ottici e termici di Sentinel-3 per fornire un pacchetto integrato di misure per valutare la salute delle piante. FLEX verrà lanciato in orbita da un lanciatore leggero Vega, sarà posizionato in un’orbita eliosincrona a un’altitudine di 815 km, con una latenza attesa di 24 ore per i prodotti di Livello 1. Thales Alenia Space è prime contractor del programma e ha siglato anche un accordo di innovazione per integrare il contratto che ESA ha assegnato a Leonardo nel 2016 per lo sviluppo dello strumento FLORIS. Il valore complessivo del contratto ammonta a circa 150 milioni di Euro. Thales Alenia Space sarà a capo di un consorzio per il programma FLEX che include le proprie società controllate e diversi partner dell’industria spaziale. Thales Alenia Space nel Regno Unito sarà responsabile del sistema di propulsione del satellite, oltre che dell’assemblaggio, integrazione e test (AIT). Thales Alenia Space in Spagna, invece, fornirà il sottosistema di radiofrequenza, compresi i transponder a banda X e in banda S, mentre RUAG contribuirà alla progettazione e produzione della piattaforma.

In orbita Sentinel 5P

In orbita Sentinel 5P

L’Agenzia Spaziale Europea ha lanciato dal cosmodromo di Plesetsk, nel nord della Russia, il satellite Sentinel-5P del programma europeo Copernicus che opererà nel quadro delle attività di controllo dell’atmosfera terrestre. Il lancio è avvenuto alle 11:27 di venerdì 13 ottobre. Le “Sentinelle” sono una flotta di satelliti progettati per fornire dati preziosi ed immagini che sono centrali per il programma Copernicus della Commissione Europea. Questo programma di monitoraggio ambientale, unico nel suo genere, fornisce una svolta nel modo di vedere e gestire il nostro ambiente, di comprendere ed affrontare gli effetti del cambiamento climatico e di salvaguardare la vita di tutti i giorni. Sentinel-5 Precursor – conosciuto anche come Sentinel-5P – è la prima missione Copernicus dedicata al monitoraggio della nostra atmosfera. Il satellite ha a bordo lo strumento all’avanguardia Tropomi, per la mappatura di una moltitudine di gas traccia come diossido di azoto, ozono, formaldeide, anidride solforosa, metano, monossido di carbonio e aerosol – i quali influenzano tutti l’aria che respiriamo e, di conseguenza, la nostra salute ed il nostro clima. Con un raggio di azione di 2.600 km, mapperà ogni giorno l’intero pianeta. Le informazioni ottenute da questa nuova missione saranno utilizzate attraverso il Servizio Copernicus di Monitoraggio dell’Atmosfera (Copernicus Atmosphere Monitoring Service) per le previsioni della qualità dell’aria e per i processi decisionali. La missione contribuirà inoltre a servizi quali monitoraggio delle ceneri vulcaniche per la sicurezza aerea, e per i servizi di allerta sugli alti livelli di radiazioni UV, che possono causare danni alla pelle. Gli scienziati useranno i dati per migliorare la conoscenza di importanti processi nell’atmosfera legati al clima ed alla formazione di buchi nello strato di ozono.

Sentinel-5P è stato sviluppato per ridurre il divario di informazione tra il satellite Envisat – in particolare lo strumento Sciamachy – ed il lancio di Sentinel-5, e per complementare GOME-2 di MetOp. In futuro, sia la missione geostazionaria Sentinel-4 che quella in orbita polare Sentinel-5 monitoreranno la composizione dell’atmosfera per i Servizi Atmosferici Copernicus (Copernicus Atmosphere Services). Entrambe le missioni saranno condotte su satelliti meteorologici operati da Eumetsat. Sino ad allora, la missione Sentinel-5P avrà un ruolo chiave nel monitorare e tracciare l’inquinamento nell’aria. Sentinel-5P è il risultato di una stretta collaborazione tra ESA, la Commissione Europea, l’Ufficio Spaziale Olandese (Netherlands Space Office), l’industria, utenti dati e scienziati. La missione è stata progettata e realizzata da un consorzio di 30 aziende guidate da Airbus Defence & Space UK e NL.

Certe nuvole riflettenti

Certe nuvole riflettenti

Le nubi sono elementi fondamentali del bilancio radiativo del nostro pianeta, cioè del rapporto tra la radiazione solare che arriva sulla Terra e quella che viene riflessa di nuovo verso lo spazio. La limitata capacità dei modelli attualmente elaborati e utilizzati dagli studiosi di riprodurre i processi di formazione ed evoluzione delle nubi, perciò, rappresenta un fattore di incertezza essenziale nell’analisi e nella predizione dei cambiamenti climatici. Un team di ricercatori dell’Istituto di scienze dell’atmosfera e del clima del Consiglio nazionale delle ricerche (Isac-Cnr) di Bologna ha ora confermato dal punto di vista sperimentale un’ipotesi formulata due decenni fa che riveste un’importante rilevanza climatologica. I risultati sono stati pubblicati su Nature.

“Che le nubi si formino da piccole particelle di particolato atmosferico è noto da decenni, ma per la prima volta abbiamo scoperto che i composti tensioattivi organici di origine marina formano molto più efficacemente le goccioline di nube aumentando così l’effetto raffreddante delle nubi marine”, dichiara Maria Cristina Facchini, dirigente di ricerca dell’Isac-Cnr e coordinatrice del team italiano che ha collaborato allo studio insieme con altre Università e Centri di Ricerca europei, statunitensi e canadesi. “Particelle nanometriche ricche di composti organici danno luogo a nubi che contengono un numero molto più alto di goccioline, fino a dieci volte, e risultano per questo essere più riflettenti e meno suscettibili di formare precipitazioni. La combinazione di questi due fattori esercita un effetto di raffreddamento del clima che, alla luce di questi nuovi risultati, potrà essere meglio quantificato”.

La scoperta investe quindi la riflettività (albedo) e la capacità di produrre precipitazioni delle nubi. “Studi teorici e di laboratorio avevano suggerito il ruolo potenzialmente importante nel processo di formazione delle nubi dei tensioattivi organici contenuti nel particolato atmosferico. Questo effetto era in particolare stato ipotizzato più di un decennio fa in un lavoro da me condotto, ma non era mai stato osservato in ambiente reale e tanto meno simulato dai modelli”, conclude Facchini. “Questo studio rappresenta una svolta nella comprensione dei processi di formazione delle nubi dal punto di vista sia sperimentale che teorico. Ora la sfida sta nel determinare l’importanza del processo osservato alla grande scala, mediante un’ulteriore affinamento dei modelli climatici globali”.

 

 

PRISMA partirà con Vega

PRISMA partirà con Vega

Sarà il lanciatore Vega a portare in orbita il satellite italiano PRISMA. La firma dell’intesa per i servizi di lancio è avvenuta all’aeroporto di Le Bourget durante il Paris Air Show alla presenza di Stéphane Israël, presidente e direttore generale di Arianespace, e dai rappresentanti di OHB Italia, Roberto Aceti, e Leonardo, Marco Stanghini, rispettivamente amministratore delegato e vice presidente senior della “Airborne and Space Systems Division”, e del presidente e del direttore generale dell’Agenzia Spaziale Italiana, Roberto Battiston e Anna Sirica. PRISMA (PRecursore IperSpettrale della Missione Applicativa), il cui lancio è previsto per la metà del 2018, è un sistema di Osservazione della Terra dotato di innovativa strumentazione elettro-ottica composta da un Hyperspectral Imager in grado di acquisire immagini nella banda spettrale da 400 a 2500 nm e da una Camera Pancromatica a media risoluzione.

PRIMA rientra nella gamma deI satelliti ad alta risoluzione spaziale e spettrale, che hanno cambiato il modo di considerare l’ambiente e i fenomeni ambientali, poiché è in grado di distinguere non solo le caratteristiche geometriche degli oggetti osservati, ma anche la composizione chimico-fisica della superficie terrestre. Mentre i sensori ottici passivi satellitari attualmente operativi registrano la radiazione solare riflessa dal nostro pianeta in un numero limitato di bande spettrali – tipicamente al massimo una decina – il sensore a bordo del satellite PRISMA è in grado invece di acquisirne 240 (239 bande spettrali più il canale pancromatico); ciò permetterà di ottenere informazioni al di là della struttura geo-morfologica. Obiettivo della missione PRISMA è quello di fornire informazioni sia di carattere scientifico che di tipo più strettamente applicativo, a supporto per esempio delle attività della protezione civile e delle agenzie di protezione ambientale. Nell’ambito scientifico, PRISMA consentirà di raffinare le conoscenze riguardanti le risorse naturali ed i principali processi ambientali in atto, come i fenomeni legati al cambiamento climatico. PRISMA fornirà informazioni a supporto dello studio dei processi e dei meccanismi di feedback che interconnettono le zone del nostro pianeta, quali l’atmosfera, la biosfera e l’idrosfera; dei cambiamenti dell’ambiente e del clima livello globale; degli effetti delle attività antropiche sugli ecosistemi; della disponibilità delle risorse naturali e della sostenibilità ambientale. Nell’ambito applicativo, PRISMA sarà in grado di fornire preziose informazioni a supporto delle opere di prevenzione rispetto ai rischi naturali (come quello idrogeologico) ed antropici (tra cui l’inquinamento del suolo), del monitoraggio del beni culturali, delle azioni di ausilio alle crisi umanitarie, delle attività agricole e di sfruttamento delle risorse minerarie.

Grande soddisfazione è stata espressa da Roberto Battiston, per l’utilizzo, per il satellite, dei servizi di lancio offerti dal VEGA in quanto “il nostro Paese si è impegnato, in varie sedi istituzionali nazionali ed europee, a supportare una politica a favore dell’utilizzo dei lanciatori europei ed in particolare del VEGA, lanciatore nato in Italia e in seguito fatto proprio dall’Agenzia Spaziale Europea in cui, dal punto di vista industriale, i ruoli chiave sono assunti da società italiane”. Anna Sirica ha ribadito che “con questo contratto si dà il via al completamento della fase realizzativa della missione che permetterà all’Italia, già dall’anno prossimo, la ricezione di preziose informazioni a supporto delle attività di gestione dei rischi naturali e antropici, del monitoraggio e gestione delle risorse agricole e forestali e del controllo delle attività antropiche e di sfruttamento delle risorse minerarie”.

Telerilevamento e big data

Telerilevamento e big data

Il Paris Air Show di Le Bourget è stato teatro di un accordo tra e-GEOS (joint venture tra Telespazio e Agenzia Spaziale Italiana), controllata da Leonardo, e la società statunitense Orbital Insight per la fornitura di rivoluzionari servizi satellitari. Dalla convergenza tra tecnologie spaziali e big data analytics resa possibile da questa intesa, nasceranno prodotti e servizi radicalmente nuovi per molteplici applicazioni, dalla gestione delle emergenze all’agricoltura di precisione, dal monitoraggio dell’ambiente alla sicurezza. Con il patrocinio dell’Agenzia Spaziale Italiana, la collaborazione tra le due aziende consentirà di sfruttare le soluzioni di cloud computing e le innovative tecniche di apprendimento automatico (machine learning) e intelligenza artificiale sviluppate da Orbital Insight per analizzare le immagini satellitari ad altissima risoluzione provenienti dalla costellazione COSMO-SkyMed, acquisite ed elaborate da e-GEOS, e integrarle con i dati provenienti da altre fonti informative. Le immagini satellitari, e in particolare quelle radar, concorreranno ad esempio a garantire informazioni esaustive sul grado di sviluppo economico e urbano di un territorio, sul reddito e i consumi delle persone che lo abitano, sull’intensità delle attività industriali, per elaborare “mappe di povertà” anche nelle regioni che, a causa della scarsità di fondi per condurre indagini ad hoc o dei conflitti in corso, dispongono di pochi dati ufficiali per definire le politiche di sostegno e di crescita.

“Lo spazio fornisce già una quantità di informazioni inimmaginabile per una moltitudine di utilizzi, la vera sfida è sfruttarle al meglio”, ha dichiarato Luigi Pasquali, Direttore del Settore Spazio di Leonardo e Amministratore Delegato di Telespazio. “Le più sofisticate soluzioni di analisi dei big data arrivano oggi dal settore commerciale, per il quale è necessario sviluppare nuove modalità di gestione ed elaborazione dell’enorme mole di informazioni prodotte dai sensori spaziali, da una grande varietà di piattaforme e, infine, ogni giorno da industrie, istituzioni e cittadini. La collaborazione con Orbital Insight ci permette di coniugare la nostra consolidata esperienza nell’elaborazione dei dati satellitari con queste tecniche innovative, per esplorare nuovi servizi e applicazioni”.

L’occhio dei satelliti sul Po

L’occhio dei satelliti sul Po

inondazione largeA poco più di 24 ore dall’evento meteo-idrologico che ha colpito duramente il Piemonte e la Liguria occidentale a ridosso del 24 novembre 2016, il sistema di protezione civile ha a disposizione mappe delle aree ottenute grazie ai sistemi satellitari COSMO-SkyMed e Copernicus. Ciò è stato possibile grazie ai meccanismi di collaborazione messi a punto nel contesto del sistema nazionale, grazie al nostro Collaborative Ground Segment e grazie al meccanismo europeo di protezione civile. Nello specifico, sulla base della richiesta formulata dal Dipartimento della Protezione civile in coordinamento con le Regioni coinvolte, l’Agenzia Spaziale Italiana-ASI ha programmato una serie di acquisizioni con i quattro satelliti della costellazione COSMO-SkyMed, sfruttando la sua tempestività di reazione alle richieste degli utenti. Contemporaneamente, grazie al Collaborative Ground Segment italiano e con il supporto di ESA, è stato possibile accedere ai dati che la missione Copernicus Sentinel-1 acquisisce in modo regolare su tutto il territorio europeo, visto che già era prevista un’acquisizione sull’area nella sera del 24 novembre.

Le due famiglie di satelliti sono equipaggiate con radar ad apertura sintetica, che consentono di catturare immagini anche nelle ore notturne e in presenza di nuvole. Parallelamente, il Dipartimento della Protezione civile, attraverso una richiesta inviata alla Commissione Europea, ha attivato anche il supporto del servizio “core” europeo di mappatura satellitare Copernicus Emergency Management Service per riceverne i prodotti. Combinando la possibilità di richiedere acquisizioni a più alta risoluzione con COSMO-SkyMed con il monitoraggio regolare garantito da Sentinel-1 è possibile avere informazioni di dettaglio in un quadro sinottico più ampio. I dati SAR acquisiti sono stati poi elaborati da Fondazione CIMA, Centro di competenza del Dipartimento della Protezione Civile, che ha fornito il servizio “downstream” a livello nazionale. Grazie al radar ad apertura sintetica (SAR) dei satelliti COSMO SkyMed, sono state prodotte le mappe inondate riferite alle ore 18.14 del 24 novembre e alle ore 6.11 del 25 novembre 2016 di un’area che include le zone più colpite da inondazioni dei bacini dei fiumi Bormida, Tanaro, Pellice e Po. Il programma di osservazione prevede il monitoraggio del deflusso della piena lungo l’asta fluviale fino a lunedì 28 novembre. A supporto delle attività di protezione civile è stato così possibile mettere in campo, a poche ore dagli eventi emergenziali, strumenti satellitari e servizi che stanno consentendo sia di valutare nell’immediato gli effetti di quanto avvenuto, sia di continuare a monitorare la situazione.