#AESASpazio – Copernicus e Sentinel 1, occhi sul mondo

Copernicus è il programma europeo di osservazione della Terra, coordinato direttamente dalla Commissione Europea, che si prefigge l’obiettivo di rendere disponibili dati in tempo quasi reale a tutti gli utenti, in modo libero e gratuito. Da quando è stato concepito, nel 2001, con il nome di Global Monitoring for Environment and Security, ha letteralmente rivoluzionato il modo di ottenere e processare qualsiasi genere di dati monitorando tantissimi parametri diversi che permettono di seguire giorno per giorno l’evoluzione del sistema integrato Terra, raggiungendo l’obiettivo di dotare l’UE di un sistema autonomo di rilevazioni satellitari.

Le rilevazioni di Copernicus spaziano dall’altezza della superficie marina che varia da punto a punto, anche a causa dello scioglimento dei ghiacci, fino al monitoraggio della qualità dell’aria, della proliferazione di alghe e dei focolai epidemici, con evidenti ricadute sulla medicina di prevenzione e sulla qualità delle nostre vite. Questi sono solo alcuni degli innumerevoli aspetti che il programma riesce a scandagliare, ma ovviamente non si tratta solo di ricerca scientifica: le informazioni a valore aggiunto prodotte dal sistema permettono di migliorare la gestione del suolo e quindi la pianificazione urbana e sociale, con particolare attenzione alle aree di calore urbane; aiutano nella fase di prevenzione e durante le operazioni di risposta alle emergenze individuando le persone e le infrastrutture nevralgiche. Un esempio? Durante la stagione estiva del 2021 la regione del Montiferru, in Sardegna, è stata colpita da una tragica serie di incendi: i satelliti Sentinel 1 e 2 hanno tracciato il percorso del fuoco andando a sovrapporre varie immagini ricavate con gli strumenti di bordo al fine di segnalare tramite il FIRMS, il servizio di informazione sugli incendi, i roghi attivi in tempo reale, stimando la superficie colpita e offrendo materiale per studiare meglio questi fenomeni.

Il pilastro più importante su cui si regge Copernicus è formato dai satelliti dedicati delle 7 famiglie Sentinel, lanciati a partire dal 2014. Per quanto riguarda l’infrastruttura spaziale, vanno annoverate anche altre costellazioni già esistenti, come i satelliti meteo di EUMETSAT, tutti quelli gestiti dall’ESA ed altri strumenti orbitanti degli Stati membri e di Paesi e fornitori terzi. Un’altra colonna portante del programma è formata da numerose strutture a terra, dette in situ: sensori di ogni tipo posti sulle rive dei fiumi, trasportati da palloni aerostatici, installati sulle navi oppure sulle boe galleggianti. Servono per calibrare e completare i dati provenienti dallo Spazio in modo che questi siano affidabili e costanti nel tempo. Infine, l’ultima struttura che costituisce le fondamenta di Copernicus è quella che trasforma i dati raccolti in informazioni a valore aggiunto, organizzate in sei servizi di monitoraggio: Atmosfera, Ambiente Marino, Territorio, Cambiamenti Climatici, Sicurezza, Emergenze.

Nel primo trimestre di quest’anno l’ESA aveva in programma di lanciare e rendere operativo il terzo satellite della famiglia Sentinel 1. Il fallimento, al termine del 2022, del primo volo commerciale di Vega-C, ha rallentato le operazioni di Sentinel 1-C in un momento critico: un’avaria tecnica ha messo fuori gioco definitivamente l’1-B, lanciato nel 2016, mentre l’1-A avrebbe dovuto ammarare già nel 2021 al termine della sua vita operativa prefissata ed invece si sta rendendo protagonista di una grande prova di resistenza e verrà utilizzato ancora per qualche anno. Si spera ovviamente che il nuovo satellite possa essere operativo nel più breve tempo possibile.

Gli obiettivi della missione Sentinel 1 sono principalmente legati all’acqua: in primis, il monitoraggio continuo dell’estensione della calotta polare artica e la mappatura delle rotte seguite dal ghiaccio marino; in secondo luogo, il controllo dell’ecosistema marino, anche per quanto concerne le perdite di petrolio in mare; infine, la gestione della sicurezza sia per il traffico navale sia per le popolazioni colpite da eventi straordinari come tempeste o maremoti. È ovvio che sono questi obiettivi di straordinaria importanza, per due ragioni collegate: circa il 90% del commercio avviene attualmente per via marittima e l’Europa è un grandissimo importatore di beni di ogni tipo. I satelliti di questa famiglia sono utilizzati inoltre per mappare le terre emerse e fornire dati per migliorare la gestione delle risorse idriche, forestali e del suolo.

I satelliti Sentinel 1, prodotti da un consorzio guidato da Thales Alenia Space, si basano sulla piattaforma italiana PRIMA, che permette con l’aiuto di numerosi sensori di avere un’assoluta precisione nel mantenimento dell’orbita e della direzione relativa alla Terra, fondamentali per ottenere dati il più possibile privi di errore. A questo proposito, l’orbita percorsa è eliosincrona, cioè permette al satellite di sorvolare, ad una quota di 693 km, un certo punto della superficie terrestre sempre alla stessa ora solare locale per avere sempre lo stesso livello di illuminazione. Inoltre, l’orbita è definita “near polar” poiché, avendo una inclinazione di 98,12° rispetto all’Equatore, l’oggetto transita molto vicino ai poli. Infine, un ciclo si ripete in 12 giorni, durante i quali il satellite percorre 175 volte l’orbita circolare con un periodo di 98,6 minuti; i due satelliti operativi contemporaneamente sono sfasati di 180°, quindi il ciclo di ripetizione si abbassa a 6 giorni. Il fulcro dei satelliti Sentinel 1 è formato dallo strumento che utilizzano per raccogliere dati: un radar ad apertura sintetica in banda C, detto C-SAR, che permette di ottenere immagini di alta qualità ad alta risoluzione con qualsiasi condizione meteo, sia di giorno sia di notte.

I dati prodotti da Sentinel 1 sono organizzati in tre livelli: il livello 0 consiste in sequenze di codice che rappresenta dati grezzi e non focalizzati provenienti dal SAR, e comprende rumori, eco, calibrazioni interne ed informazioni sull’orbita; il livello 1 offre i dati grezzi di livello 0 dopo essere stati processati dall’IPF, Instrument Processing Facility, per renderli focalizzati e georeferenziati e quindi utili alla maggior parte degli utenti; il livello 2 riguarda gli spettri delle onde oceaniche, analizzate grazie allo studio dei venti e della loro velocità.

Prossimamente analizzeremo anche il resto delle componenti del programma Copernicus, ma già da questo piccolo spaccato si riesce a capire il ruolo importantissimo che svolge per tutti: la rivoluzione che ha portato nel campo della raccolta e distribuzione dei dati scientifici è equivalente a quella che, cinque secoli fa, Niccolò Copernico portò al pensiero scientifico con il suo De Rivolutionibus Orbium Coelestium propugnando la causa dell’eliocentrismo. Ora riusciamo, grazie alle rilevazioni in tempo quasi reale, a tenere sotto controllo tutti i parametri della Terra vista come sistema integrato di persone, ecosistemi e tecnologia; siamo capaci di analizzare i disastri naturali non per piangerci addosso, ma per fare in modo di mitigarne il rischio ed i danni nel futuro, cercando soluzioni ai problemi odierni e programmando per tempo gli interventi per migliorare la vita di tutti.

A CURA DI
Luigi Salvi


FONTI:

www.copernicus.eu

www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Copernicus

https://sentinels.copernicus.eu/web/sentinel/home

www.irea.cnr.it/index.php?option=com_k2&view=item&id=983:incendi-boschivi-in-sardegna