Tre anni di attività per Proba, il satellite 'intelligente' che si gestisce da solo

"È stupefacente ciò che abbiamo ottenuto da Proba, il nostro primo microsatellite", dichiara Frederic Teston, responsabile del progetto Proba per l'ESA. "La missione ha testato con successo varie sofisticate tecnologie, oltre a nuovi approcci nella costruzione e nel controllo di veicoli spaziali.

"Ha soddisfatto in pieno le aspettative riflesse nel suo nome, acronimo per 'Project for On-Board Autonomy' - (Progetto per l'autonomia di bordo): ogni singolo giorno degli ultimi tre anni il satellite ha eseguito autonomamente funzioni quali guida direzionale, navigazione, valutazione del target per il passaggio ravvicinato e acquisizione delle immagini. Queste sono tutte funzioni che, nei satelliti di dimensioni più grandi, devono essere gestite da terra.

"Noi forniamo solo latitudine, longitudine e altitudine di un sito e Proba gestisce tutto il resto . Il computer di bordo guida il satellite nella posizione corretta, corregge l'inclinazione, scatta e trasmette le immagini".

La riflessione che si trae dal progetto Proba è che le missioni altamente specializzate possono essere consegnate in un intervallo di tempo molto breve e perciò utile agli scienziati, se il tempo che intercorre dalla concezione originale al lancio e alle operazioni può essere enormemente ridotto.

Per semplificare la sua costruzione e contemporaneamente ridurre i costi, Proba è stato costruito il più possibile con componenti già esistenti e disponibili sul mercato, anziché con componenti personalizzati tipici della costruzione di veicoli spaziali. Il fatto positivo è che questi sistemi hanno continuato a funzionare in modo ottimale per tutti i 1096 giorni di permanenza di Proba nello spazio.

In orbita polare a 600 chilometri sopra la Terra, ogni mese Proba ha acquisito circa 300 immagini di 60 siti diversi. Ad oggi, il satellite ha fornito oltre 10.000 immagini dai due strumenti presenti a bordo: CHRIS (Compact High Resolution Imaging Spectrometer) Spettrometro compatto ad alta risoluzione e HRC (High Resolution Camera), la Video camera ad alta risoluzione in bianco e nero.

Il mondo in visione iperspettrale

CHRIS è un apparecchio compatto per l’acquisizione iperspettrale delle immagini, in grado di fornire dati dettagliati sulla superficie della Terra. È in grado di arrivare ad una risoluzione di 18 metri, in una combinazione di bande di spettro fino a 19 su 62, per fornire informazioni ambientali sempre più dettagliate. La stessa scena può essere vista da più angolazioni, perché Proba ha una manovrabilità tale da eseguire beccheggio e rollio controllati.

Questa capacità combinata di recuperare dati iperspettrali da più angolazioni lo rende utile allo studio della vegetazione al suolo, nonché dell'atmosfera e dei corpi d'acqua. Oltre 60 équipe di scienziati in tutto il mondo si avvalgono oggi dei risultati ottenuti con CHRIS.

La sua alta risoluzione spaziale fa sì che i dati siano particolarmente utili come collegamento fra i risultati ottenuti da strumenti satellitari come MERIS, lo Spettrometro a media risoluzione di Envisat, e la fotografia aerea.

I dati di CHRIS vengono utilizzati per migliorare la precisione del monitoraggio delle cosiddette terre umide (coste, paludi, acquitrini, ecc.) nell’ambito delprogetto Globwetland dell'ESA, fornendo informazioni sulla condizione ambientale di queste aree ad elevata biodiversità, in supporto alla Convenzione internazionale Ramsar sulle terre umide.

Le immagini prese daquesto strumento vengono utilizzate anche nei progetti per il programma Dragon , un’iniziativa congiunta di ESA e Cina, inclusi quelli dedicati allo studio di aree a rischio alluvionale. Inoltre le immagini di CHRIS vengono utilizzate per generare mappe di riferimento da confrontare ai dati di crisi, in modo da differenziare le aree alluvionate dai corpi d'acqua permanenti. I ricercatori cinesi hanno mostrato il loro interesse per altre applicazioni degli apparecchi di acquisizione iperspettrale, come la prospezione mineraria.

Le acquisizioni di CHRIS sono coordinate con il satellite tedesco di rilevamento incendi BIRD (Rilevamento bi-spettrale infrarossi). CHRIS ha riacquisito i siti di incendi forestali precedentemente rilevati da BIRD, per identificare la portata delle aree colpite e individuare la ricrescita della vegetazione, al fine di studiare gli effetti a lungo termine degli incendi.

In campo analogo, le immagini di CHRIS sono state acquisite anche per conto della convenzione internazionale Charter for Space and Major Disasters, un accordo inteso a rendere disponibili le risorse spaziali per coadiuvare gli organismi di protezione civile nella loro attivitá di gestione dei disastri naturali.

Nel prossimo anno, le applicazioni scientifiche programmate dei dati di CHRIS includono la ricerca agricola di precisione in Germania, lo studio della riflessione spettrale dei residui delle coltivazioni e del suolo in Francia, il monitoraggio delle biodiversità in Africa, la mappatura della zona costiera nel sud del Cile e progetti archeologici in Spagna.

Altri vantaggi dal payload di Proba

L'altro strumento del payload di Proba è la HRC, dalla risoluzione anche superiore fino a cinque metri, in grado di acquisire immagini monocromatiche di un'area di 25 chilometri quadrati.

Oltre a studiare la Terra, il satellite restituisce i dati del proprio ambiente limitrofo. A bordo è installato anche un rilevatore di radiazioni chiamato SREM (Monitor ambientale per le radiazioni standard), utilizzato per esaminare le particelle energetiche responsabili delle aurore polari, che durante gli ultimi tre anni hanno reso possibile definire meglio l'ambiente delle radiazioni attorno alla Terra.

Altro strumento a bordo è il DEBIE, il Valutatore orbitale della polvere spaziale, che controlla i piccolissimi micrometeoroidi o la polvere spaziale di dimensione compresa tra un centimetro e un millimetro di diametro.

Informazioni su Proba

Proba è un microsatellite sviluppato dal GSTP, il Programma generale di supporto e tecnologia dell'ESA, costruito da un consorzio industriale guidato dalla società belga Verhaert, lanciato in orbita in India il 22 ottobre 2001 e controllato dalla stazione terrestre dell’ ESA di Redu in Belgio. Lo strumento incorporato CHRIS, concepito dal British National Space Centre, è stato costruito dalla società britannica SIRA Space.

Proba era stato concepito come una missione di dimostrazione tecnologica della durata di un anno, ma dopo il primo anno è stato dedicato ad una missione di osservazione della Terra.

Grazie alle sue capacità esclusive, Proba è anche una utile risorsa nello sviluppo della missione SPECTRA (Surface Processes and Ecosystem Changes Through Response Analysis) proposta dall'ESA, un veicolo spaziale di esplorazione della Terra per lo studio della vegetazione terrestre nelle principali comunità biologiche mondiali. Se il suo sviluppo sarà confermato, SPECTRA verrà lanciato intorno all'anno 2012.

Entro la fine del 2007, l'ESA ha in programma l'implementazione di un secondo dimostratore di tecnologia che sarà chiamato Proba-2. Come per il suo predecessore la nuova missione testerà in orbita nuove tecnologie e nuovi prodotti.

Il sistema basato su questi nuovi sviluppi tecnologici è inteso a sostegno di una missione di osservazione e misurazione del plasma solare. Un nuovo tipo di spettrometro solare, combinato alla elevata prestazione del veicolo spaziale, fornirà per la prima volta immagini del Sole ad elevato tasso di dati.