La disponibilidad de datos de alta resolución recopilados por satélites miniaturizados presagia un punto de inflexión en la Tierra y la detección ambiental desde el espacio.
El advenimiento de lo pequeño Los satélites especializados llamados CubeSats están transformando nuestra capacidad para monitorear la superficie de la Tierra y el impacto de la actividad humana en el planeta. Los científicos de KAUST son pioneros en técnicas de investigación basadas en datos de CubeSat y están entusiasmados con el potencial de estos satélites. particularmente para los campos de la hidrología y la agricultura de precisión.
Datos satelitales tradicionales utilizados para la investigación, recopilados principalmente por agencias espaciales gubernamentales, presenta ciertas limitaciones. Generalmente, O los datos brindan alta resolución espacial ocasionalmente (imágenes detalladas tomadas cada dos semanas) o los datos brindan baja resolución espacial con frecuencia. En el último escenario, se pueden perder detalles importantes. CubeSats están cambiando este paradigma, recolectando detalles espaciales a escala de metros sobre las superficies terrestres de la Tierra todos los días.
"Ciertamente, no esperaba que estas limitaciones desaparecieran pronto, "dice hidrólogo y especialista en teledetección, Matthew McCabe, de KAUST. "Normalmente, el diseño de satélites lleva años:investigar y desarrollar sensores, negociar con una agencia espacial gubernamental y organismos de financiación, antes de ver posiblemente su misión elegida para el lanzamiento. Luego, existe la posibilidad de que algo salga mal durante el lanzamiento o la implementación o que simplemente no obtenga los datos que necesita ".
Los avances recientes en la tecnología CubeSat podrían cambiar esto. Estos satélites del tamaño de una caja de zapatos son comparativamente baratos de fabricar y lanzar:se construyen a partir de componentes y sensores listos para usar y se envían a la órbita como carga útil complementaria o en pequeños, cohetes reutilizables. Una vez lanzado, CubeSats orbitan la Tierra a alturas de 350 a 500 kilómetros durante un período de unas pocas semanas a más de un año, retransmitir datos a la Tierra (antes de quemar finalmente al volver a entrar en la atmósfera).
La gran ventaja de su pequeño tamaño y costo significa que se pueden lanzar 'constelaciones' de CubeSats, configurar una cinta transportadora de satélites que capture múltiples imágenes de alta resolución a altas tasas de repetición temporal.
"Este tipo de repetibilidad de alta resolución desde el espacio nunca ha estado disponible antes, "dice McCabe." Tiene el potencial de transformar campos, como la gestión y respuesta a desastres mediante el seguimiento y la dirección de los esfuerzos de socorro, o para rastrear el cambio ambiental identificando la deforestación ilegal en la Amazonía, por ejemplo. Si podemos observar e identificar problemas antes, o como surgen, podemos tomar medidas para abordarlos ".
El equipo de McCabe lanzó recientemente un proyecto en línea con la Visión 2030 del gobierno de Arabia Saudita que utiliza datos de CubeSats y otros satélites para ayudar a monitorear los problemas de seguridad alimentaria y del agua. Dado que la agricultura utiliza grandes cantidades de los limitados suministros de agua dulce del Reino, el equipo utilizará estos datos satelitales para monitorear la salud de los cultivos y las tasas de riego para construir una imagen clara del uso del agua en el país. Este trabajo ayudará a orientar las políticas futuras en materia de seguridad hídrica.
Similar, El estado de la seguridad alimentaria mundial podría analizarse utilizando datos de CubeSats. Como demostró recientemente el equipo de McCabe, ahora es posible recuperar imágenes de alta calidad de campos individuales a diario, hasta una resolución de tres metros. A partir de estos, Las técnicas de aprendizaje automático pueden evaluar la salud y el estado de cultivos individuales mediante mediciones. como el índice de área foliar y las tasas de transpiración. Esto permitirá predicciones más precisas de los rendimientos potenciales y podrá verificar cuándo y dónde comienzan los problemas. permitiendo a los agricultores tomar las medidas adecuadas.
"La tecnología CubeSat también nos permite interrogar datos para averiguar qué cultivos se cultivan y dónde, "agrega McCabe." En los países africanos, por ejemplo, hay pocos registros que muestren lo que cada agricultor cultiva en su pequeña parcela de tierra. Esta información podría pasar a bases de datos relevantes a nivel mundial para ayudar a abordar los problemas de seguridad alimentaria mediante el seguimiento de la oferta ".
Los CubeSats están siendo construidos y lanzados en gran parte por empresas comerciales en la actualidad, aunque las agencias espaciales, como la NASA y la ESA, también están financiando algunas iniciativas CubeSat y nano-sat.
"He desarrollado una sólida colaboración con una empresa CubeSat llamada Planet, "dice McCabe." Los datos de sus misiones CubeSat están disponibles para los científicos en todos los campos diferentes para su análisis; es un recurso increíble. Aunque la mayoría de los CubeSats no son costosos, componentes de grado de investigación, lo que significa que la calibración puede ser un problema, estamos trabajando en una variedad de técnicas innovadoras de modelado y aprendizaje automático que brindan datos de calidad de investigación para la observación de la Tierra ".
McCabe ve el potencial de CubeSats para proporcionar nuevos conocimientos sobre las ciencias ambientales, pero también para proporcionar una plataforma para la demostración de nuevos sensores y tecnologías en el espacio. Aprovechando estos sistemas emergentes, estrategias que abordan algunos de los principales desafíos mundiales en materia de alimentación, el agua y el medio ambiente pronto podrían implementarse.
