Il puzzle della Terra osservata con radar ad apertura sintetica

A look through the clouds
Uno sguardo attraverso le nuvole: differenza tra vista satellitare ottica e radar
10 Gennaio 2008

INTERVISTA 1-2008. Gli accordi internazionali per lo studio sistematico dello stato di salute del nostro pianeta hanno sempre più bisogno di dati affidabili e oggettivi. E i satelliti, per la loro capacità di osservare grandi aree, sono senza dubbio una delle armi principali in nostro possesso.

Come è cambiata dal protocollo di Kyoto a oggi la capacità di osservare il pianeta?

Con il passare degli anni abbiamo imparato a osservare la Terra con occhi di tanti tipi diversi. Non mandiamo in orbita solo satelliti come quelli che forniscono le mappe di Google Map, per capirsi, cioè satelliti “ottici”. Ma siamo in grado di osservare il nostro pianeta anche in molte altre bande spettrali, come per esempio l’infrarosso o l’ultravioletto per quanto riguarda gli studi sull’atmosfera, oppure le microonde per quanto riguarda le terre emerse, le acque.

In particolare di importanza crescente sono i satelliti che utilizzano antenne “attive”, cioè che illuminano la zona che osservano e che catturano l’eco luminosa. In pratica si tratta di veri e propri radar spaziali. Hanno alcuni pregi straordinari: in primo luogo possono osservare la Terra indipendentemente dalla copertura nuvolosa, perché le microonde di cui si servono non sono assorbite dalle nuvole.
In secondo luogo possono osservare il pianeta 24 ore su 24: non hanno bisogno della luce solare, perché essi stessi – come accennavo – illuminano la zona che osservano. In terzo luogo hanno una flessibilità per le applicazioni veramente straordinaria, che va dalla gestione del territorio a quella dei disastri naturali, dallo studio delle onde oceaniche all’idrologia, alla geologia, alla vulcanologia.

Processing radar images
Lavoro di elaborazioni di immagini radar

Le osservazioni attraverso radar satellitari hanno avuto un forte sviluppo proprio nell’anno che si sta chiudendo. Perché questa “esplosione” di attività e perché proprio ora?

Le osservazioni radar della Terra vengono usate ormai da diversi decenni. Per limitarci all’ESA, il primo satellite dotato di queste capacità è stato ERS-1, lanciato nel 1991, seguito poi da ERS-2 nel 1995 e da Envisat nel 2002. Certamente oggi possiamo dire che questa tecnica è giunta a maturazione: anzi ci sono stati diversi miglioramenti, preparati negli anni precedenti da esperimenti suborbitali, che hanno permesso di portare la risoluzione dei radar da qualche decina di metri a circa 1-3 metri.

Il 2007 è stato effettivamente un anno eccezionale: in giugno c’è stato il lancio del primo dei satelliti che compongono la costellazione italiana Cosmo SkyMed, una costellazione di quattro satelliti e probabilmente una delle maggiori imprese dell’Italia nello spazio. Appena una settimana dopo, è stato lanciato il satellite tedesco TerraSAR-X. L’8 dicembre è stato lanciato il secondo dei satelliti Cosmo SkyMed, mentre il 14 dicembre è stata la volta del satellite canadese Radarsat-2.

TerraSAR-X radar images
I dati radar di TerraSAR-X avranno un'elevata e accurata risoluzione

A differenza di altre imprese spaziali, evidentemente di respiro internazionale, in questa sequenza di lanci appaiono evidenti gli interessi delle singole nazioni. Quali sono le prospettive della cooperazione internazionale?

Sono satelliti che forniranno molti dati condivisi, certamente non preclusi alla collaborazione. Basti pensare che Radarsat-1, il precedente satellite canadese, è stato uno dei primi a entrare nella batteria dei satelliti pronti a fornire informazioni in caso di disastri naturali.

Questo però non significa che non ci siano interessi degli specifici paesi: oltre alle ovvie ricadute scientifiche, le attività di osservazione della Terra hanno dei chiari interessi per quelle istituzioni, come il nostro Ministero della Difesa, preposte al controllo dei territori nazionali. Attività che vanno dal controllo delle frontiere al monitoraggio relativo alla gestione del territorio.

È anche molto interessante il fatto che questi nuovi satelliti sono spesso il risultato di collaborazioni fra soggetti di diversa natura. Nel caso italiano, il progetto è cofinanziato da Agenzia Spaziale Italiana e Ministero della Difesa, per esempio. Il Radarsat-2, invece, è il risultato di una collaborazione fra Agenzia Spaziale Canadese (CSA) e l’industria MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd. (MDA). Questa ultima gestisce il satellite e il segmento di terra, mentre la CSA provvede ai fondi per la costruzione e per il lancio del satellite stesso.

Una collaborazione simile ha avuto luogo anche per TerraSAR-X, il satellite tedesco, frutto di un consorzio a partecipazione sia pubblica che privata. Anche da questo punto di vista sono chiari gli interessi nazionali per lo sviluppo di queste tecnologie a livello industriale.

Aerial view of ESRIN
ESRIN, lo stabilimento in Italia dell'ESA, responsabile delle attività di Osservazione della Terra dell'ESA

Dato questo contesto, allora, quale sarà la strategia a livello europeo?

Recentemente l’ESA ha approvato l’estensione della missione di ERS-2 fino al 2011, mentre ci sono buone possibilità che nel 2008 la missione Envisat sia estesa fino al 2013. Se sarà così l’ESA e i suoi Stati Membri, come l’Italia e la Germania, o Associati, come il Canada, avranno nel complesso ben 7 satelliti con un radar ad apertura sintetica (4 in banda C e 3 in banda X). Un ottavo satellite, il giapponese ALOS (banda L) fa inoltre parte del programma dell’ESA Earthnet. Inoltre ricordiamo che l’ESA il maggiore centro europeo per le Osservazioni della Terra, con un immenso archivio di dati satellitari, che sorge proprio in Italia, a Frascati – presso Roma.

In questa situazione, è chiaro che occorre comporre il puzzle. Il Direttorato per le Osservazioni della Terra dell’ESA cercherà di creare le condizioni, insieme alle Agenzie dei paesi che possiedono i satelliti, affinché lo sfruttamento dei dati sia il più condiviso ed efficiente possibile, sia per i problemi scientifici sia per applicazioni e servizi operativi, con lo sguardo ben attento al problema della protezione dell’ambiente in senso generale.

Il programma dell’ESA Living Planet e, ancora di più il programma GMES (Global Monitoring for Environment and Security), condotto in collaborazione con la Commissione Europea, rappresentano i contesti migliori affinché si riesca a beneficiare al meglio dei dati e delle infrastrutture disponibili. Un ruolo analogo è giocato dal programma Earthnet, per quanto riguarda i risultati più schiettamente scientifici: le nuove missioni sono già state approvate come parte del programma, nella sezione dedicata alle missioni gestite da terze parti.

Le interviste

Dal maggio 2000, con cadenza settimanale, RAI NEWS 24 - canale televisivo digitale della RAI dedicato all'aggiornamento in tempo reale - riserva all'ESA uno spazio di approfondimento di 5 minuti: un'intervista su una notizia di attualità legata alle attività nello spazio.

I servizi vengono ritrasmessi ulteriormente su RAI International e RAI 3. Si va dagli approfondimenti sulla Stazione Spaziale Internazionale, alle scoperte scientifiche dei satelliti dedicati all'astronomia, alle applicazioni concrete legate alle osservazioni della Terra dallo spazio.

I giornalisti della Rai, Lorenzo di Las Plassas, Stefano Masi, Marco Dedola si alternano nel discutere con il giornalista scientifico che collabora con l'ESA, Stefano Sandrelli, per dare un'idea dell'argomento e per approfondirne un aspetto, in modo che, leggendo di seguito le interviste relative a uno stesso settore se ne abbia uno spaccato sempre più ampio, venendo a conoscenza di cose sempre nuove.

Per ulteriori informazioni, rivolgersi a: Franca.Morgia@esa.int.

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