Diventare iperspettrale per CHIME – La missione di imaging iperspettrale di Copernicus per l'ambiente

Cubo immagine iperspettrale che mostra il Vesuvio, Italia. Credito: JPL

Con le restrizioni di Covid un po' più allentate, gli scienziati europei e statunitensi sono stati finalmente in grado di collaborare per un esperimento sul campo tanto atteso per garantire che un nuovo satellite Copernicus chiamato CHIME fornisca i migliori prodotti di dati possibili non appena sarà operativo in orbita. Questa nuova missione è stata sviluppata per supportare le politiche dell'UE sulla gestione delle risorse naturali, contribuendo in definitiva ad affrontare la questione globale della sicurezza alimentare.

La missione di imaging iperspettrale di Copernicus, CHIME, trasporterà uno spettrometro infrarosso visibile a onde corte unico per fornire osservazioni iperspettrali di routine per supportare servizi nuovi e migliorati per la gestione sostenibile dell'agricoltura e della biodiversità, nonché per la caratterizzazione delle proprietà del suolo. La missione integrerà Copernicus Sentinel-2 per applicazioni come la mappatura della copertura del suolo. Credito Thales Alenia Space

Con un nuovo spettrometro di imaging, la missione CHIME fornirà immagini iperspettrali sistematiche per mappare i cambiamenti nella copertura del suolo e aiutare le pratiche agricole sostenibili. Sarà anche utilizzato per rilevare diverse proprietà del suolo per un'azione sul miglioramento della salute del suolo. Inoltre, CHIME sarà utilizzato per supportare la gestione delle foreste e le valutazioni sulla biodiversità, la sostenibilità degli ecosistemi e il degrado ambientale e per monitorare gli ecosistemi lacustri e costieri, compresa la qualità dell'acqua.

Per preparare al meglio CHIME per i suoi compiti futuri e nell'ambito di una cooperazione tra ESA e NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL), gli scienziati hanno unito le forze di recente per la campagna dell'esperimento Hypersense, che avrebbe dovuto svolgersi nel 2020, ma le restrizioni legate al Covid significavano che doveva essere ritardata.

La campagna, gestita dall'Università di Zurigo, prevedeva in primo luogo il trasporto di un aereo e dello strumento di misura del JPL dagli Stati Uniti alla base aerea di Dübendorf vicino a Zurigo in Svizzera. Lo spettrometro di imaging a infrarossi visibile nell'aria di nuova generazione, lo strumento AVIRIS, assomiglia alle capacità che CHIME avrà una volta in orbita.

Le misurazioni effettuate con AVIRIS su oltre 20 siti di test che rappresentano diversi tipi di ecosistemi stanno aiutando scienziati e ingegneri a prepararsi e a garantire che CHIME sarà in grado di fornire dati diagnostici e quantitativi di alta qualità non appena sarà in orbita e operativo .

Campi agricoli a Irlbach, Germania, da AVIRIS. Credito: JPL

La maggior parte di questi voli ha coinciso con misurazioni effettuate a terra per aiutare ulteriormente a valutare i dati raccolti dallo strumento aereo.

Nell'ambito di questa campagna aerea e sul campo, è stata anche avviata una collaborazione con l'Agenzia Spaziale Italiana, ASI, per osservare i siti di test dallo spazio con il loro spettrometro di immagini satellitare chiamato PRISMA. Inoltre, il Centro aerospaziale tedesco, DLR, ha fornito immagini iperspettrali dal suo sensore DESIS, uno spettrometro di imaging che osserva la Terra dalla Stazione Spaziale Internazionale.

I set di dati risultanti includeranno osservazioni contemporanee terrestri, aeree e spaziali per una migliore analisi diagnostica e quantitativa di questi dati di "impronta digitale" dello spettrometro di imaging, che risultano dall'osservazione del bersaglio per mezzo di bande spettrali contigue tra il blu e l'infrarosso a onde corte (400– 2500nm).

Michael Rast, scienziato della missione dell'ESA per CHIME, ha dichiarato: "I set di dati ci aiuteranno a stabilire e valutare i futuri prodotti di dati CHIME, compresi i componenti specifici della vegetazione agricola come la clorofilla e l'azoto e quantificare il contenuto di carbonio nei suoli, supportando così il miglioramento delle pratiche agricole e della gestione .”

La cooperazione con la NASA, nell'ambito della quale viene condotta questa campagna, include anche una preparazione armonizzata tra CHIME e la missione Surface Biology Geology della NASA, che ha caratteristiche di osservazione spettrometrica simili a CHIME. Entrambe le missioni dovrebbero essere lanciate nella seconda metà di questo decennio.

Briefing pre-volo della campagna CHIME. Credito: Università di Zurigo

Robert O. Green, Principal Investigator di AVIRIS-NG, ha dichiarato: "Questa è stata una campagna impegnativa dal punto di vista del Covid e del tempo, ma il team ha perseverato e ha raccolto uno straordinario gruppo di set di dati di spettroscopia di imaging per supportare sia il CHIME che la Surface Biology Geology della NASA. future missioni a beneficio del nostro pianeta”.

“Dato che la sicurezza alimentare è una questione globale, è fondamentale che le agenzie spaziali collaborino in modo da poter attingere alle nostre competenze e risorse relative per i migliori risultati. In questo caso, abbiamo ESA, NASA, ASI e DLR che lavorano tutti insieme a scienziati di alto livello provenienti da tutto il mondo. Europa, gli Stati Uniti, Israele e l'Australia, il che è assolutamente favoloso", ha aggiunto il dottor Rast.