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PROSPETTIVE dell'ERA SPAZIALE - contenuti in lettura [1]

 

IL DOMANI DELLE RICERCHE NELLO SPAZIO

La civilizzazione dello Spazio - Il telerilevamento - L’industrializzazione dello Spazio - L’utilizzazione dell’energia solare - Specchi solari spaziali - Centrali solari spaziali - Il controllo del clima - Il clima ed il fenomeno della pioggia - Conclusioni sul controllo del clima 

Il destino dell’uomo, della sua sopravvivenza sulla Terra, di come riuscirà a superare le crisi energetiche ed ambientali che già si delineano con contorni sempre più precisi, dipenderà in buona misura dal modo con il quale riuscirà a sfruttare a suo vantaggio lo Spazio.

Le caratteristiche dello Spazio sono tali da poter arrecare all’uomo grandi benefici in svariati campi; sin da oggi se ne danno come ovvi e tacitamente accettati tanti che derivano dalle attività spaziali e nel futuro con l’industrializzazione ed il parziale controllo del clima gli sforzi che si richiederanno saranno ampiamente remunerativi.

Il campo delle possibili ricerche che si possono aspettare da un domani non troppo lontano in parte già in atto, risulta estremamente vasto e diversificato da una moltitudine di discipline sia nel settore della scienza che in quello delle tecnologie avanzate.

Le diverse aspettative nel domani spaziale, a puro titolo esemplificativo, per le principali aree sono riportate qui di seguito:

Scienza medica e biologica. Un futuro apporto sostanziale delle ricerche spaziali prevede un ampliamento e miglioramento delle conoscenze e dei processi fisiologici di base nel funzionamento del corpo umano con una più approfondita e diversificata:

- ricerca medica del comportamento dell’uomo nelle condizioni estreme di sopravvivenza ed in condizioni di assenza di gravità;

- ricerca biologica con preparazione di materiali biologici in assenza di gravità per ottenere elevate purezze ed elevate concentrazioni di anticorpi, vaccini, sieri e medicinali vari.

Scienza dei materiali e processi di fabbricazione. Si prevede in questo campo uno studio sistematico in assenza di gravità dei processi di formazione dei materiali al fine di migliorare le caratteristiche di:

- metalli e leghe ultrapuri dalle elevatissime caratteristiche meccaniche;

- semiconduttori e cristalli di elevatissime caratteristiche per applicazioni in elettronica, nel laser e nei prodotti ottici avanzati;

- materiali composti di nuova concezione con migliorate caratteristiche meccaniche alle elevate temperature;

- cristalli purissimi e perfetti per applicazioni nei dispositivi dei computers, delle apparecchiature di comunicazione e per altri usi elettronici.

Osservazione della Terra. Si prevede un controllo da una posizione favorevole dei principali fenomeni che su scala globale avvengono sulla Terra:

- meteorologia e studio della dinamica dei fenomeni che la determinano;

- inquinamenti, rilievo delle aree e dei livelli;

- risorse terrestri (per agricoltura, foreste, minerali, petrolio, acque);

- prevenzione dei sommovimenti tellurici con il rilevamento anche dei più piccoli spostamenti della superficie terrestre; queste sono in grado di migliorare gli standard di misure che si possono ottenere agendo solo dalla Terra poiché si viene ad operare su vaste regioni e su una dinamica globale, oltreché con tecniche più idonee allo scopo;

- risorse marine (pesca, studio delle correnti, movimenti dei ghiacci);

- protezione e prevenzione di ogni natura e specie che si può ottimizzare solo con le tecniche ed i rilevamenti spaziali, dotati di opportuni "sensori".

Comunicazione e navigazione. Si prevede un ampliamento delle attuali possibilità per stabilire una rete globale di comunicazione con copertura di tutta la Terra, per diversi usi fra i quali:

- telerilevamento, G.P.S., Galileo, telemedicina, internet, telefonia cellulare ecc..;

- rete TV diretta alle antenne di utilizzatori nazionali e mondiali;

- rete integrata dei dati provenienti da stazioni a terra con diffusione mondiale;

- controllo del traffico aereo;

- controllo del traffico navale;

- controllo del traffico terrestre.

Fisica di base. Si prevede un ampliamento degli studi in assenza di gravità e dei moti convettivi indotti dalla gravità per alcuni fenomeni base di fisica dello stato solido, liquido e gassoso:

- studio dell’atmosfera;

- studio della magnetosfera;

- studio dei plasmi;

- studio dei raggi cosmici;

- astrofisica delle elevate energie.

Astronomia. Si prevede un ampliamento dello studio dei fenomeni celesti, traendo vantaggio dall’assenza dell’inquinamento e dell’atmosfera terrestre:

- astronomia stellare e planetaria

- astronomia solare

- indagini mediante raggi X, ottici, infrarossi ed ultravioletti.

Energia solare. Si prevede lo studio dei fenomeni di emissione di energia da parte del Sole, un’indagine sul modo di raccogliere l’energia, sul migliore sistema di trasferirla ed inviarla a terra, con procedimenti sicuri, non inquinanti e ad elevato rendimento allo scopo di fornire energia a basso costo ed in quantità illimitata.

Tecnologie avanzate. Si prevedono ricerche nei campi più diversi dove ci si possono attendere novità e miglioramenti dall’intelligente sfruttamento delle condizioni offerte dallo Spazio, perciò in questo campo la ricerca è aperta ad ogni settore.

Industrializzazione dello Spazio. Si prevedono molti studi ed esperimenti riguardanti le condizioni di lavoro in assenza di gravità ed orientamento, l’assiemamento di strutture dalle più semplici alle più complicate con l’ausilio degli strumenti più adatti, la creazione degli utensili più idonei per poter svolgere un lavoro continuativo nello Spazio.

Controllo del clima. In questo campo si prevede lo studio dei fenomeni che determinano gli scambi termici all’interno dell’atmosfera, le ricerche sugli spostamenti delle masse d’aria, le influenze delle caratteristiche locali sulla formazione delle nubi e sui loro movimenti, le indagini sul modo di influenzare il clima di una regione con l’apporto di energia solare dall’esterno allo scopo di variarne i parametri.

Le ricerche nel domani spaziale non si fermano a quelle finora intraviste perché ogni esperimento diventa a sua volta il nucleo di più vaste ricerche sia nei campi conosciuti che in quelli ancora da scoprire. Naturalmente nel primo periodo si prenderanno in considerazione solo quegli obiettivi che si ritengono fondamentali quali ad esempio:

- l’indagine dei diversi effetti dell’ambiente spaziale sui processi biologici e fisiologici quali la circolazione sanguigna, la crescita, lo sviluppo di sistemi viventi a partire da quelli più elementari per arrivare a quelli sempre più complessi;

- l’indagine sull’ambiente prossimo alla Terra mediante ricerche ed esperimenti attivi ed interattivi che mirino a studiare l’atmosfera e la magnetosfera per comprendere le leggi che regolano la loro dinamica;

- l’indagine sempre più vasta sui diversi processi connessi alla fisica dei gas, dei liquidi e dei solidi in assenza di gravità ed in condizioni di estrema purezza.

Risulta chiaro che con l’evolversi delle attività spaziali si renderanno sempre più necessari dei miglioramenti nei vari esperimenti con modifiche ed estensioni per studiare più appropriatamente i diversi fenomeni.

Saranno necessarie attrezzature sempre più sofisticate per meglio comprendere le leggi che governano i fenomeni spaziali rendendo indispensabile un livello di qualità inusitato nelle attrezzature terrestri ed una tecnologia avanzata di precisione elevatissima con inevitabili ricadute (fallout) nei procedimenti e nelle industrie della Terra.

Si prenda ad esempio il G.P.S. (Global Position System): questa rete di satelliti originariamente messi in orbita per scopi militari, successivamente è stata estesa anche alle applicazioni civili. Essa fornisce non solo i dati più precisi che si conoscono, ma li dà in tempo reale così da recepire ad ogni istante la posizione e la velocità di veicoli terrestri, navali ed aerei. Le informazioni provengono da satelliti tra di loro interconnessi che trasmettono con continuità segnali percepibili praticamente in ogni zona del Globo. Ogni satellite possiede tre orologi atomici al Cesio che hanno un errore di circa un secondo ogni 65.000 anni. L’osservatore determina la sua posizione sulla Terra con una precisione inferiore a 10 metri e la sua velocità con una accuratezza di 0,1 m/sec. La rete satellitare europea Galileo approvata nel marzo 2002 permette precisioni e vantaggi ancora superiori.

La civilizzazione dello Spazio

La conquista dello Spazio in meno di un secolo ha dato la conferma più meravigliosa dell’evoluzione del progresso umano. A tale scopo è sufficiente confrontare il mezzo secolo che va dal 1907 al 1957 e quello dal 1957 al 2007.

Il primo periodo rappresenta la preistoria dell’astronautica, guardata come un sogno da alcuni, completamente ignorata dalla maggior parte e per la quale nessuno ragionevolmente avrebbe osato predire un destino economico ed industriale alla scala di una o due generazioni. Nel mezzo secolo successivo, assistiamo alle differenti fasi di un progresso che procede ad un ritmo incalzante.

Esistono le premesse teoriche per cui ci si possa logicamente attendere che lo Spazio trasformi in profondità non solo i costumi e le necessità dei singoli, ma l’intera società. Questo è senza dubbio solo un preludio a quella che nel giro di qualche generazione sarà la più grande rivoluzione intellettuale umana, poiché il pensiero dell’uomo promette di essere nel futuro sempre più di tipo cosmico.

Lo scenario ci appare sin da ora abbastanza delineato. Le applicazioni dello Spazio sono già numerose, tanto da venire ormai presentate per discipline. Non è più necessario situarle su un calendario economico per rendersi conto che già esiste più di un settore, qual è quello delle telecomunicazioni e delle previsioni meteorologiche in cui si è acquisita ampiamente la tecnologia di utilizzazione.

Gli avvenimenti in questo campo si sono sviluppati con una velocità che ha polverizzato ogni più rosea aspettativa o previsione.

Si ricorderà che la messa in orbita del primo satellite di comunicazione ha avuto luogo nel medesimo anno che seguì lo Spoutnik I. Si trattava di un Atlas-Score munito di magnetofono che gli americani avevano immaginato di far funzionare a grande velocità allorquando si fosse trovato a sorvolare una stazione terrestre desiderosa di trasmettergli dei messaggi.

Questo fu il primo tentativo di tutta una serie che marcò le operazioni Echo, Telstar, Relay, Syncom fino alla scelta che doveva fissarsi sul satellite attivo in orbita geostazionaria. La prima versione commerciale di quest’ultimo tipo venne satellizzata nel 1965 sotto il nome di Intelsat I, alias Early Byrd. Da allora i satelliti per telecomunicazione sono diventati sempre più il perno delle comunicazioni globali. Questo primo satellite poteva trattare solo 240 circuiti telefonici contemporaneamente, ma la tecnologia ha fatto dei progressi tali che oggi i suoi derivati trasmettono la maggior parte delle comunicazioni telefoniche e praticamente tutte le trasmissioni televisive internazionali.

Agli inizi degli anni ’80 si era già arrivati all’Intelsat V le cui capacità telefoniche e televisive rappresentano 25.000 vie di comunicazione.

La terza generazione ha caratteristiche più che duplicate, anche se ormai Intelsat ha perso il monopolio delle trasmissioni intercontinanetali via satellite.

Con questi satelliti di comunicazione i legami internazionali, una volta difficili e costosi (era il 1956 l’anno in cui fu messo in servizio il primo cavo transatlantico la cui capacità rappresentava solo 48 circuiti), sono oggi diventati di uso comune. L’apporto dei satelliti si apprezza sempre di più con le basse tariffe delle comunicazioni a grande distanza e con l’incremento del tempo delle comunicazioni stesse.

A partire dal 1998 è entrato in funzione un sistema di satelliti per telecomunicazioni completamente nuovo. Fondamentalmente queste nuove reti (tipo "iridium" o "globastar") forniscono un servizio telefonico cellulare a cui si deve il cambiamento della nostra vita per il rapido accesso ad informazioni di ogni tipo, in ogni punto del pianeta e per mezzo di terminali delle dimensioni di un telefonino, di una ventiquattr’ore, o di un piccolo computer.

Il sistema G.P.S., detto anche "Navstar", consente la reperibilità di qualsiasi oggetto in terra, in mare, o nell’aria con una precisione elevatissima.

I risvolti economici apportati sono un elemento fondamentale per uno sviluppo sempre più vasto nei più disparati campi di utilizzazione che vanno dall’agricoltura, ai trasporti, al turismo. E più ancora nell’era della telematica, il satellite diventa interessante per la trasmissione di dati di ogni genere. L’interesse verso i satelliti di telecomunicazioni e meteorologici ha determinato sin dall’inizio una vera e propria battaglia economica per gli enormi interessi che coinvolge.

Per quanto riguarda i satelliti meteorologici, hanno raggiunto un’elevata applicazione che risulta particolarmente interessante nella previsione del tempo a scala mondiale, oltre che locale.

Questo tipo di satellite consente un’utilizzazione tra le più importanti fra le possibilità offerte dalla civilizzazione dello Spazio. Il loro indispensabile aiuto può permetterci di controllare il clima della Terra, anche di quelle regioni oceaniche e polari dove è difficoltoso reperire dati.

Con questo tipo di satelliti il meteorologo per la prima volta ha la possibilità di vedere i sistemi "meteo" di interi continenti e, seguendo il loro formarsi e trasformarsi, di affinare le sue capacità di previsione globale e particolare. Solo i satelliti possono fornire un quadro completo ed attendibile delle condizioni meteo permettendo di elaborare così le previsioni alle varie scale con anticipazioni sempre maggiori.

L’integrazione dei dati raccolti dai satelliti e dai mezzi tradizionali quali palloni sonda, aerei, boe ecc... e la loro elaborazione ha permesso di controllare negli ultimi anni tutti i principali tifoni ed uragani sviluppatisi.

I satelliti Meteosat posti in orbita geostazionaria inviano giornalmente una moltitudine di cliché delle varie zone dell’Europa ed ormai si è talmente abituati a vedere immagini satellitari da non pensare che pochi decenni fa esse avrebbero rappresentato una mera utopia.

Solo qualche anno dopo l’inizio dell’Era Spaziale si cominciarono ad intuire le possibilità offerte dai satelliti per il controllo delle colture, delle foreste e delle risorse naturali in genere. I primi segni di questa intuizione si ebbero nel 1960, quando i satelliti meteorologici del tipo Tiros mostrarono i più piccoli dettagli della superficie del pianeta, al di sotto delle nuvole, come in una gigantesca carta geografica.

Queste prime immagini in bianco e nero rivelarono ben presto innumerevoli particolari che andavano dai segni percettibili di un manto nevoso all’evidenziazione della diversità tra zone coltivate e disboscate ecc.., delineando in tutta la sua pienezza la possibilità di osservare dettagli piccolissimi capaci di fornire preziose informazioni.

I satelliti di telerilevamento che ne derivarono svilupparono dei sensori multibande per poter identificare i diversi particolari e le caratteristiche delle zone osservate dall’energia che esse riflettono nello Spazio.

Si scoprì che le caratteristiche spettrali della vegetazione risultavano diverse da quelle delle rocce, o del suolo, o dell’acqua ecc.., e tali differenze, registrate dai sensori a bordo dei satelliti, vennero rese note in differenti colori allo scopo di definire meglio tutte le variazioni.

I Landsat furono i primi satelliti concepiti appositamente per sfruttare le possibilità offerte dalla visione della Terra dallo Spazio, ed uno dei primi campi di applicazione delle immagini televisive si ebbe con la rivelazione esatta di molte aree che permise di tracciare carte geografiche assai più precise di quelle esistenti su scala planetaria.

L’agricoltura venne in un secondo momento ad utilizzare i dati degli strumenti di telerilevamento, migliorando le sue possibilità con corrette previsioni dei raccolti e con un controllo globale dei diversi tipi di coltivazioni esistenti.

Al giorno d’oggi i dati ERS si dimostrano utili nei più disparati campi di applicazione che vanno da un migliore sistema di controllo dei pascoli, alla stima degli alberi, al disboscamento razionale delle foreste fino ad arrivare ad una più spinta conoscenza degli oceani e delle loro correnti per consentire una navigazione più sicura e più economica, oltre che alla quantificazione dell’inquinamento della superficie dei mari, o atmosferica.

Lo Spazio può anche essere usato per esplorare i continenti e le piattaforme continentali alla ricerca di nuovi giacimenti di petrolio, di minerali e di gas naturali per rendere possibile un uso migliore delle risorse di tutto il pianeta. In effetti le industrie petrolifere e minerarie, come anche gli studiosi di geologia, devono ai sensori a bordo dei satelliti molte importanti scoperte nei rispettivi campi.

Si può dire a ragione che al giorno d’oggi non vi è più disciplina dove i dati forniti dai sensori spaziali non apportino sostanziali miglioramenti con conoscenze più approfondite rispetto all’epoca precedente l’utilizzazione dei satelliti di telerilevamento.

In seconda posizione sono da prendere in considerazione quei satelliti per la diffusione dei programmi di televisione nazionale od internazionale con la TV digitale e la televisione via satellite a diffusione diretta a cui si deve il cambiamento dello stile di vita sul nostro pianeta con l’inizio della "terza Era Spaziale".

In terzo luogo bisogna valutare le applicazioni per le quali si ha già la certezza che sarà opportuno ricorrere alla localizzazione nello Spazio.

La teledetezione si trova in questa categoria. E’ incontestabile che dall’alto di un’orbita si veda rimarchevolmente la Terra, risulta dunque possibile reperire delle informazioni che al suolo o ad altezze ridotte vengono del tutto ignorate. Dall’alto, oltre che i sistemi nuvolosi, si possono distinguere con estrema precisione anche i sistemi rocciosi, oltre che vedere le strutture rivelatrici del contenuto del sottosuolo. Si possono inoltre misurare con una precisione inusitata le distanze tra due punti lontani dalla Terra come è stato fatto dal veicolo spaziale Apollo.

Con i satelliti geodesiaci è possibile misurare le distanze tra i Continenti con qualche metro di imprecisione, mentre prima del loro avvento le stesse misure erano affette da un’imprecisione dell’ordine di 1/100.000. Inoltre dai satelliti in orbita si può fotografare qualsiasi punto della Terra con un potere di risoluzione di qualche metro, per cui da un’orbita bassa si potrebbe distinguere in fotografia un uomo che cammina sulla superficie terrestre, o un qualsiasi altro particolare di queste dimensioni.

Si capisce dunque l’utilità di questi satelliti per "spiare" qualsiasi cosa avvenga sulla Terra (fig. 65) compresa la possibilità di realizzare un effettivo controllo dell’armamento convenzionale e nucleare delle varie nazioni.

Questi argomenti sono tanto importanti che le nuove generazioni di satelliti "spia" agli inizi del terzo millennio possono accogliere un numero di immagini 20 volte superiore ai primi tipi del 1960-70.

Quindi che si tratti di agricoltura, di silvicoltura, del comportamento del territorio, della ricerca dei giacimenti, della pesca, della sorveglianza della polluzione, della vulcanologia, o della geotermia nessuno può contestare che il satellite costituirà sempre più il grande strumento di lavoro del domani, oltre che dell’immediato.

Vi è anche il fatto che concerne l’elaborazione dei materiali nello Spazio. Fino ad ora sono state fatte migliaia di esperienze aventi per oggetto la produzione di nuove leghe ad altissima resistenza, di vetri perfetti per strumenti ottici, di cristalli purissimi per l’industria elettronica, di medicinali, o l’effettuazione per elettroforesi di separazioni difficili od impossibili da realizzare sulla Terra per la presenza della gravità.

Dopo gli esperimenti compiuti nello Spazio si è potuto appurare che il processo di depurazione delle sostanze mediante elettroforesi avviene molto più rapidamente e con un grado di depurazione circa 10 volte più alto rispetto a quello che si può ottenere in condizioni terrestri.

Si è così potuto produrre un’importante enzima denominato emochinasi a minor costo e con un più elevato grado di purezza; si attendono altresì importanti risultati specie nella produzione di vaccini e prodotti medicinali che richiedono elementi costituenti particolarmente puri.

Poiché più elevato è il grado di purezza di un medicinale e minori risultano gli effetti collaterali indesiderabili che esso produce, ne risulta che la farmacologia spaziale ha davanti a sé un luminoso avvenire perché può sperare di migliorare notevolmente i suoi prodotti rispetto a quelli ottenibili sulla Terra.

Un quarto gruppo di applicazioni concerne gli impieghi nelle differenti attività, dei materiali e delle tecniche create per le necessità dello Spazio. E’ ciò che alcuni chiamano le "ricadute spaziali" nella tecnologia terrestre. Esse sono e saranno sempre più numerose per il semplice fatto che lo Spazio è molto più esigente, in quanto a tecniche e materiali, della Terra, richiedendo delle sostanze più leggere, più resistenti, più regolari, più efficienti, cioè con una sola parola lo Spazio necessita di sostanze di miglior qualità. Perciò l’industria aerospaziale va vista in proiezione come il vero laboratorio chimico e fisico del futuro.

In una quinta e più interessante posizione conviene porre l’insieme delle aspettative realizzabili che vanno dall’invio dell’energia elettrica prodotta nello Spazio, all’utilizzazione dell’energia solare per il riscaldamento o il parziale controllo del clima, o per gli altri progetti, che si collocano nell’ambito di una vera e propria industrializzazione dello Spazio.

Alcune di queste potenziali applicazioni potranno essere effettivamente alla portata della tecnologia astronautica solo se si riuscirà ad abbassare di almeno un fattore 10 l’attuale costo di satellizzazione.

Attualmente, malgrado gli elevati costi di satellizzazione, sono in piena espansione le applicazioni spaziali che non richiedono la messa in orbita di un notevole tonnellaggio. 

Il telerilevamento

Il telerilevamento (o "remote sensing") è la scienza che permette di acquisire e interpretare le informazioni inerenti l’ambiente mediante il rilevamento a distanza. L’ultima e la più importante delle discipline che sono nate con la civilizzazione dello Spazio è senza dubbio quella ambientale affidata al telerilevamento delle risorse terrestri.

Lo sviluppo dei satelliti per il telerilevamento (l’osservazione della Terra dallo Spazio), sarà nei prossimi anni l’elemento determinante nello sfruttamento delle risorse del pianeta avendo tale disciplina apportato numerose novità nell’acquisizione e nell’interpretazione delle informazioni inerenti l’ambiente.

La capacità del satellite di osservare in modo continuativo e sistematico il territorio, non influenzato da ostacoli o da situazioni climatiche, la sua capacità di una visione d’insieme, con il monitoraggio di zone molto più estese di quelle osservabili con altri mezzi, la capacità di rilevare variazioni anche minime che si verifichino in aree vaste ed in tempi lunghi, ne fanno uno strumento insostituibile per il controllo ambientale, la pianificazione del territorio, la prevenzione dei disastri naturali (terremoti, incendi, uragani, ecc...) la tutela dell’ambiente, la realizzazione di importanti opere infrastrutturali nonché ogni altra applicazione che presupponga un’approfondita conoscenza delle condizioni del territorio interessato.

Tra le applicazioni del telerilevamento è annoverabile anche lo studio dei fenomeni di inquinamento in ambito atmosferico e sulla superficie terrestre.

Un sistema di telerilevamento non è altro che un sensore che misura l’energia. Il sensore può essere a banda ottica, o a microonde ed il suo funzionamento può risultare "attivo" o "passivo". Nel caso di sensore attivo, il segnale viene inviato sulla superficie terrestre e trae informazioni in risposta dalla radiazione riflessa. Il sensore passivo rileva invece la radiazione emessa spontaneamente dalla superficie terrestre.

Le tecnologie disponibili per il telerilevamento consentono di sviluppare una politica di protezione non più legata all’emergenza potendo rispondere alle più diverse esigenze che vanno dalle tecniche radar, in grado di fornire dati indipendentemente dalle condizioni di illuminazione e copertura nuvolosa, a quelle radiometriche che utilizzano frequenze dall’ottico alle microonde, a seconda dei fenomeni che interessa osservare.

La possibilità di usufruire di osservazioni satellitari risolve anche il problema della normalizzazione delle informazioni raccolte con altre tecniche, assai spesso incompatibili fra loro, qualora si lavori su progetti regionali. La rilevazione satellitare diviene inoltre indispensabile quando si studiano fenomeni più che transazionali, quali l’inquinamento marino e atmosferico e la meteorologia.

I campi di impiego di queste tecnologie sono molteplici: con esse si può studiare l’orografia del territorio, anche per prevenire le catastrofi naturali, si possono valutare le risorse idriche, studiare il loro ciclo, seguire le variazioni dei ghiacciai e delle zone innevate, anche per programmare interventi di regimazione o per garantire l’approvvigionamento idrico.

Un importante campo di applicazione del telerilevamento è lo studio dell’inquinamento dei fiumi e dei mari, inserito in un più ampio studio delle correnti marine e dell’interazione tra fenomeni marini ed atmosferici, anche allo scopo di determinare la loro pescosità, o controllare l’applicazione delle legislazioni sulla pesca. Un monitoraggio satellitare rende rischiose attività illegali come ad esempio il lavaggio delle cisterne delle petroliere in mare. Inoltre il telerilevamento permette di fornire informazioni fondamentali per lo studio dell’eutrofizzazione delle acque, dei sistemi biologici marini, della temperatura dei mari, dell’ondimetria, della batimetria e del trasporto dei materiali sospesi, dell’erosione costiera ecc... Le informazioni satellitari possono risultare preziose nel malaugurato caso di incidenti a petroliere o navi trasportanti materiali inquinanti o pericolosi e ciò vale ancor di più in mari chiusi o con lento ricambio come il Mediterraneo, già di per sé molto inquinato dagli scarichi costieri. Altrettanta importanza ha lo studio dell’atmosfera, non solo ai fini meteorologici, ma anche per valutare ed individuare le emissioni inquinanti e le loro ricadute.

Con il telerilevamento da satellite oggi è possibile conoscere la superficie coltivata per esempio a frumento, a soia, a mais ecc... in una determinata area geografica e prevedere quanto sarà la produzione media per ettaro con largo anticipo sul raccolto, migliorando così l’utilizzo del territorio agricolo e incrementandone la produttività. Le attività agricole possono avvantaggiarsi notevolmente dall’osservazione delle risorse vegetali oltre che per valutare la quantità e la qualità delle coltivazioni, lo stato di sviluppo, l’effetto della siccità, la diffusione dei parassiti, anche per individuare il patrimonio forestale, la sua variazione, la condizione dei boschi garantendo così la massima rapidità di intervento in caso di incendi ed ottimizzando gli investimenti economici di una nazione. E’ anche possibile classificare l’utilizzo del suolo, valutare la diffusione degli insediamenti urbani ed industriali, individuare le aree migliori per futuri insediamenti e valutare l’effetto delle variazioni stagionali, in particolare turistiche ed il loro impatto sul territorio. Ciò consente l’individuazione di abusi, ma anche dei siti dove collocare impianti di riciclaggio e produzioni socialmente poco gradite.

Vedere le cose dall’alto consente di pianificare meglio il territorio e superare i tanti particolarismi a vantaggio dell’interesse comune.

L’elenco dei settori interessati al telerilevamento potrebbe continuare a lungo, ma già quanto accennato fa capire le potenzialità economiche di questa tecnologia e quanto siano numerosi gli enti, le amministrazioni, i ministeri, le aziende che possono essere interessati al flusso di informazioni inviato a terra da satelliti specificatamente progettati. Infine la ricognizione attraverso i satelliti spia diviene uno strumento fondamentale per qualsiasi nazione per poter individuare con grande anticipo qualsiasi tipo di minaccia ai propri confini, iniziative ostili ecc... potendo così prevenire in tempo utile eventuali intimidazioni.

I satelliti per il telerilevamento vanno posti al di sopra o al di sotto della fascia di radiazione di "Van Allen", poiché le particelle ionizzate danneggerebbero le celle solari ed altri componenti allo stato solido. Quindi la quota dei satelliti è al di sopra di 10.000 chilometri o al massimo arriva fino a 1.600 chilometri di altezza dalla superficie terrestre.

Le orbite privilegiate per il telerilevamento sono essenzialmente due:

a) - Orbite polari tra 800 e 1.500 Km, capaci di assicurare la copertura osservativa di tutta la Terra periodicamente.

b) - Orbite geostazionarie per osservare una certa zona del pianeta con continuità.

Le principali funzioni di una piattaforma satellitaria adibita al telerilevamento sono:

1) - Alloggiare i sensori, fornendo loro la necessaria potenza elettrica dell’ordine delle centinaia di "W" (che possono salire a varie migliaia in caso di strumentazioni attive) e proteggendoli dagli sbalzi termici.

2) - Tenere orientati gli assi ottici verso la superficie terrestre stabilizzandone l’assetto mediante sistemi attivi sui tre assi (per l’orbita geostazionaria, la grande distanza impone precisioni inferiori al centesimo di grado) e mantenere stabile tale orientamento nel tempo di vita del satellite.

3) - Trasmettere al suolo i dati misurati dai sensori.

Queste funzioni non sono solo appannaggio dei satelliti di telerilevamento, ma sono comuni anche ai satelliti per la meteorologia e per le comunicazioni.

Passando dalle potenzialità dei vari tipi di satelliti alle varie realizzazioni già attuate la loro utilizzazione per la ricerca delle risorse terrestri è iniziata nel 1972 con il Landsat 1. Il primo satellite europeo per lo stesso scopo, denominato Spot è stato lanciato dalla Francia nel 1986. 

Le misurazioni richiedono altissime risoluzioni spettrali in tutti i campi, dall’ultravioletto alle microonde con apparecchiature sempre più diversificate e perfezionate.

Il primo satellite per lo studio della chimica dell’atmosfera è stato l’Uars lanciato dagli U.S.A. nel 1991. Il suo naturale successore è l’Envisat 1 dell’E.S.A.

Il primo satellite sviluppato dall’Agenzia Spaziale Europea per monitorare la Terra dallo Spazio ERS 1 (European Remote Sensing) è stato messo in orbita nel luglio del 1991. ERS 1 è stato realizzato da un consorzio industriale europeo, con l’azienda tedesca Dornier come capocommessa ed al quale hanno partecipato Alenia-Spazio e Laben Italiane: il suo peso è più di tre tonnellate e misura un’altezza di oltre 11 metri. Il suo carico utile comprende tre strumenti:

- Un "Active Microwave Instrument", in grado di funzionare come radar ad apertura sintetica per ottenere immagini della superficie terrestre e come scatterometro, per la misura della velocità e direzione del vento sulla superficie oceanica.

- Un ATSR (Along Track Scanning Radiometer), combinazione di sensori radiometrici a microonde e nell’infrarosso per la misura della temperatura della superficie oceanica, delle nubi e del contenuto di vapore acqueo dell’atmosfera.

- Un radar altimetro in grado di misurare la distanza satellite-superficie del mare, l’altezza dei ghiacci e quella delle onde.

Il compito di ERS 1 è quello di fornire dati sulla velocità del vento, sull’altezza delle onde, sulle correnti negli oceani, sulle maree e sulle variazioni annuali dei ghiacci polari e continentali; inoltre è in grado di scoprire un’increspatura ondosa con l’accuratezza di soli 10 cm.

La sua missione aveva una durata di circa quattro anni, perciò dall’altezza di 700 Km ha compiuto un continuo "check-up" sul pianeta fino al 1995, epoca in cui è stato sostituito da un ERS 2 perfezionato con sensori atti anche allo studio ed alle misurazioni delle variazioni dello strato di ozono sulle calotte polari. A differenza dell’ERS 1 e degli altri satelliti ambientali l’ERS 2 possiede un radar che gli consente di compiere osservazioni notturne.

Poiché i vari tipi di satelliti per il telerilevamento, pur nella diversità degli obiettivi applicativi, utilizzano orbite e strumentazioni fondamentalmente poco diverse, uno stesso strumento come il SAR (radar ad apertura sintetica), sia pure ottimizzato per una particolare disciplina, può fornire preziose informazioni per altre discipline. Ciò favorisce la realizzazione di piattaforme spaziali di uso generalizzato a quante più discipline possibili con la conseguenza di porre in orbita strutture più grandi e più prestanti.

L’industrializzazione dello Spazio

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L’utilizzazione dell’energia solare

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Specchi solari spaziali

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Centrali solari spaziali

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Il controllo del clima

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Il clima ed il fenomeno della pioggia

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Conclusioni sul controllo del clima

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Note

[1] Stralci dall'ultima versione del libro Prospettive dell'Era Spaziale (2003)

 
 
 

    ©

Carmelita Ciancitto

                                                                                                                                                                                                                                                                      2019 all right reserved