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La missione del satellite SMOS

domenica 5 dicembre 2010

L'osservazione della Terra dallo
spazio è stata una delle prime applicazioni delle tecnologie spaziali.
Clamorosa è stata la scoperta- o meglio la conferma di quanto alcuni
ricercatori avevano anticipato sulla base di studi teorici- del
danneggiamento allo strato d'ozono arrecato dai gas clorofluorocarburi
grazie al satellite Nimbus 7 della Nasa agli inizi degli anni Ottanta.
Da allora decine di satelliti si sono succeduti nello spazio per
monitorare in tempo reale e su scala globale grandezze come il livello
degli oceani, la temperatura, la copertura e lo spessore del ghiaccio
dei poli o i quantitativi dei diversi gas nell'atmosfera nelle varie
parti del mondo.


Queste informazioni ci permettono di seguire anche i
più piccoli mutamenti di diverse caratteristiche fisico-chimiche
dell'atmosfera nonché della Terra, e correlandole tra di loro - per
esempio temperatura e livello dei mari, tasso di anidride carbonica -
di utilizzarle per ottenere previsioni sull'evoluzione del clima a
lungo termine, ma anche a breve termine per meglio prevedere
l'insorgere e lo sviluppo di eventi estremi come gli uragani.


Ogni
nuovo satellite porta nuovi strumenti realizzati con le tecnologie più
recenti che ne accrescono sensibilità, precisione e affidabilità
riducendone nel contempo dimensioni e costi di lancio in rapporto alle
generazioni precedenti.


L'Agenzia spaziale europea Esa ha varato un
programma denominato "Earth explorer" che ha lo scopo di studiare e
capire il funzionamento della Terra e l'influsso dell'attività umana
sui processi naturali del pianeta.


Con il satellite "Soil moisture
and ocean Salinity mission" (Smos) l'Esa ha messo in cantiere una
missione definita la missione per l'acqua. Contribuirà a scoprire nuovi
aspetti legati al ciclo dell'acqua finora sconosciuti o non capiti dai
ricercatori.


Dopo i satelliti Envisat 1 e 2 , Metop e Goce, Smos è
il quinto satellite di osservazione della Terra dell'Esa lanciato con
successo a inizio di novembre e ora dopo il corretto posizionamento in
orbita polare e il perfetto dispiegamento dello strumento e dei
pannelli fotovoltaici si trova in fase di calibrazione che durerà fino
alla primavera del 2010.


Alcune settimane fa è stato pubblicato un
rapporto sull'evoluzione del clima in Svizzera e sulle prospettive a
medio , lungo termine. Si prevede una sempre più frequente scarsità di
precipitazioni nel semestre estivo. E' avvenuto nelle estati 2003 e
2006 ed è successo nell'estate 2009, che ha visto inaridite vaste parti
del territorio elvetico riducendo i raccolti agli agricoltori.
La
variabilità dell'umidità del suolo, della salinità degli oceani sono
cause ed effetto del ciclo dell'acqua tra terra ferma, oceani e
atmosfera. Si tratta di un processo molto complesso e finora non
chiarito a fondo dai ricercatori.


L'umidità nel suolo sebbene
rappresenti solo una piccola parte dell'acqua presente sul nostro
pianeta ha un ruolo fondamentale sul ciclo dell'acqua, sia a livello di
evaporazione nell'atmosfera che nei modelli idrologici comprendenti le
acque sotterranee.


Con Smos l'Esa vuole poter fornire una mappa
globale dell'umidità del terreno aggiornata ogni tre giorni in quello
che viene definito lo strato delle radici, cioè fino a una profondità
di 1-2 metri.
La conoscenza del tasso d'umidità nel terreno può
servire a migliorare le previsioni meteo a breve e medio termine, come
pure a migliorare i modelli idrologici e il monitoraggio della
fotosintesi che determina a sua volta lo sviluppo della vegetazione che
alimenta il ciclo del carbonio (anidride carbonica nell'atmosfera).


La
salinità dell'acqua degli oceani assieme alla sua temperatura
superficiale influisce sulla circolazione delle correnti marine.
Circolazione oceanica che, trasportando calore dall'equatore verso i
poli, determina il clima nelle varie regioni del globo mantenendo ad
esempio relativamente temperata l'Europa grazie alla particolare
corrente che dal Golfo del Messico scorre proprio verso il continente
europeo, dove altrimenti avremmo temperature simili a quelle in Canada
(Milano e Montreal si trovano praticamente alla stessa latitudine, 45°).


Il
monitoraggio della salinità è uno strumento fondamentale per la
climatologia, considerato che una sua variazione, dovuta ad esempio a
un maggior afflusso di acque dolci a causa della fusione della calotta
artica, può diminuire la velocità di affondamento delle acque fredde e
quindi rallentare il trasporto di quelle calde in superficie. Le
correnti oceaniche sono dei cicli chiusi, come nastri che trasportano
acqua calda in superficie che poi man mano cede il calore all'ambiente
e si inabissa per poi formare una corrente in senso inverso in
profondità, che scorre verso l'equatore dove l'irradiazione solare la
fa risalire, spingendola di nuovo verso i poli.


Ma come misurare
dallo spazio umidità e salinità sulla Terra? Il nostro pianeta emette
energia sotto forma di radiazione elettromagnetica, la cui intensità, o
grado di emissività, varia a seconda della composizione del materiale
di superficie. Misurando l'energia della radiazione emessa alla
frequenza di 1,4 gigahertz si può determinare il tasso d'umidità nel
terreno e di salinità nell'acqua che influenzano la radiazione del
terreno rispettivamente dell'acqua. Basta quindi misurare la radiazione
elettromagnetica delle terre emerse e del mare per monitorarne le
variazioni di umidità e salinità.
Per la misurazione di questa
particolare radiazione è stato realizzato, dopo un lavoro di ricerca e
sviluppo durato tredici anni, uno strumento altamente innovativo
denominato Miras, acronimo di Microwave imaging radiometer with
aperture synthesis.


Per ottenere la copertura e la risoluzione
richiesta dalla missione e rilevare la debolissima radiazione
elettromagnetica che si vuole misurare sarebbe necessaria un'antenna di
almeno 8 metri di lunghezza. Una soluzione difficile da realizzare
soprattutto se si considera che deve essere lanciata nello spazio, dove
peso e volumi minimi sono i criteri principali da rispettare.


Per
ovviare a questa limitazione e ridurre le dimensioni dello strumento è
stata messa a punto un'antenna di dimensioni relativamente ridotte
composta da 96 piccole antenne disposte su tre bracci, applicando la
tecnica dell'interferometria adottata per esempio nei telescopi usati
in radioastronomia.


Si tratta di una struttura tecnicamente molto
complessa ma più piccola di un'antenna classica: il principio di
funzionamento sta nella misurazione della differenza della fase del
segnale elettromagnetico d'irraggiamento e nella correlazione
incrociata delle singole misure partendo da tutte le combinazioni
possibili delle coppie di antenne riceventi.


I segnali provenienti
dalle 96 antenne vengono misurati ed elaborati tramite specifici
algoritmi di trattamento di segnali sviluppati esplicitamente per Miras
da un potente calcolatore di bordo, che ogni 1,2 secondi crea
un'immagine a due dimensioni di un settore dell Terra.


Man mano che
il satellite procede sulla sua traiettoria, ogni zona del pianeta
misurata viene osservata da più angoli da ogni antenna. La forma a
stella a tre punte dell'antenna limita il campo d'osservazione
effettivo a una superficie a forma esagonale di 1000km di lato.


Sebbene
molto esigua e richieda per ognuna delle 96 antenne di Miras
un'amplificazione di un milione di volte, la radiazione
elettromagnetica a 1,4GHz emessa dal suolo e dai mari non è disturbata
dai gas dell'atmosfera e nemmeno dalla vegetazione che ricopre il
terreno. Inoltre essendo la banda elettromagnetica riservata per la
radioastronomia non ci sono emittenti artificiali su questa frequenza
sulla Terra.
Lo strumento di Smos che orbita a un'altezza di 758 km
permette di misurare sia l'umidità del terreno quando si trova sopra i
continenti , sia la salinità dell'acqua quando transita sopra gli
oceani, opportunità resa possibile dal fatto che l'acqua nel terreno e
il sale nell'acqua influiscono esattamente allo stesso modo sulle
proprietà dielettriche dei rispettivi materiali ospitanti e di
conseguenza sull'emissività di suolo e mari.


Informazioni sull'Autore


Autore: Bruno Storni


Postato da Italo Zanotti su http://italo62.blogspot.com/2009/12/la-missione-del-satellite-smos.html


Fonte: Article-Marketing.it

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