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| Photo by NASA on Unsplash |
Los pequeños satélites comerciales tienen un papel en las investigaciones sobre las partículas atmosféricas, según una investigación de tesis recientemente publicada por una investigadora asociada al Centro de Ciencias del Sistema Terrestre de la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH), que forma parte del sistema de la Universidad de Alabama.
La investigación de Jeanné le Roux (Máster en Ciencias del Sistema Terrestre, 2020) es una de las primeras en utilizar datos de pequeños satélites comerciales de alta resolución (smallsat) para investigar la calidad del aire.
El artículo, revisado por expertos, apareció en Remote Sensing y fue redactado por le Roux, el Dr. Sundar Christopher, profesor de ciencias atmosféricas y de la Tierra de la UAH, y Manil Maskey, investigador del Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA. La investigación contó con el apoyo de una subvención de la NASA para su programa de adquisición de datos de pequeños satélites comerciales.
Le Roux estudió la aplicación de los datos de los sensores PlanetScope a bordo de los más de 100 smallsats Dove desplegados por la empresa Planet para su uso en evaluaciones de la calidad del aire de las partículas finas. Los satélites Dove son pequeños satélites en configuraciones 3U, lo que significa básicamente que cada uno tiene el tamaño de tres satélites cúbicos (CubeSats) unidos, que miden 10 x 10 x 30 centímetros.
"Esta fue una investigación inicial sobre la viabilidad de utilizar datos comerciales de alta resolución de CubeSat", dice le Roux, que es de Riverside, California, y también trabaja como investigador asociado con el Equipo de Implementación Interagencial y Conceptos Avanzados (IMPACT) de la NASA.
"Aunque estos datos son muy prometedores para las aplicaciones de la calidad del aire, hay que tener en cuenta ciertas consideraciones, principalmente relacionadas con las incoherencias que pueden surgir cuando se combinan los datos de más de 130 sensores individuales."
Planet fue la primera empresa del sector en lanzar un número tan elevado de pequeños satélites en una misma red con el fin específico de observar la Tierra, pero hay muchas otras empresas que tienen o están planeando redes de pequeños satélites para diversos fines.
Los científicos atmosféricos utilizan diversos datos de los satélites para aumentar una gran red de estaciones terrestres de control de la calidad del aire situadas en Estados Unidos y en todo el mundo, como el Sistema de Calidad del Aire de la Agencia de Protección Ambiental.
"El problema de estas redes terrestres es que, aunque realizan mediciones frecuentes, sólo proporcionan información sobre la calidad del aire en el punto concreto en el que se encuentra la estación de control terrestre", afirma le Roux. "Los datos de los satélites pueden ayudar a rellenar las lagunas y estimar los parámetros de calidad del aire en escalas espaciales amplias y continuas".
Las empresas comerciales han estado a la vanguardia en el suministro de imágenes satelitales de muy alta resolución disponibles para su compra, dice le Roux.
"Hasta que los satélites financiados por el gobierno estén diseñados para competir, estos datos comerciales serán muy buscados para una gran variedad de aplicaciones científicas", dice.
"Los datos de la empresa Planet son específicamente únicos, ya que proporcionan una cobertura de alta resolución de la mayor parte de la masa terrestre diariamente. La mayoría de los demás satélites comerciales de alta resolución no ofrecen una cobertura global con esta frecuencia, sino que se centran en zonas específicas de la Tierra según las peticiones de los clientes."
Aunque hay satélites gubernamentales que proporcionan información sobre la calidad del aire, ninguno de ellos ha sido desarrollado para hacerlo con una resolución espacial tan detallada como la que ofrecen actualmente los satélites comerciales, afirma le Roux.
"Por ejemplo, el espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS) de la NASA puede utilizarse para obtener diversos parámetros de la calidad del aire con un tamaño de píxel de hasta 250 metros, pero el tamaño de píxel de PlanetScope sigue siendo considerablemente menor, de sólo 3 metros", afirma le Roux.
Aunque es posible que el gobierno invierta en el futuro en una tecnología similar a la de la red comercial de Planet, hasta la fecha las empresas comerciales han sido las pioneras en este enfoque de la recogida de imágenes por teledetección, afirma.
Le Roux encontró algunos inconvenientes en el uso de pequeños satélites para la investigación de partículas atmosféricas.
"El principal inconveniente de estos datos son los posibles problemas de coherencia que surgen, ya que los datos se combinan a partir de más de 100 sensores individuales", afirma. "Aunque se tiene mucho cuidado para que las imágenes de los distintos sensores sean lo más coherentes posible, en estudios anteriores se han planteado problemas de calidad de calibración geométrica y radiométrica".
Además, los CubeSats tienen un número limitado de bandas para ver la Tierra, dice. Mientras que el MODIS dispone de 36 canales, los sensores comerciales tienen de tres a cuatro bandas, normalmente en la parte visible al infrarrojo cercano del espectro. Eso es un inconveniente para los estudios que necesitan más cobertura en el espectro electromagnético.
"Una de las primeras cosas que tenemos que entender es la calidad de las mediciones mediante conceptos de calibración. Luego hay que evaluar las precisiones de la geolocalización", dice le Roux. "Nuestro trabajo proporciona el marco y los métodos para evaluar estas precisiones".
La tecnología empleada en la constelación de pequeños satélites de Planet sigue mejorando, por lo que la calidad de los datos debería seguir evaluándose en futuros estudios, afirma le Roux.
"Los beneficios de disponer de estas imágenes frecuentes de alta resolución suelen superar algunas de las preocupaciones sobre la calidad de los datos".
Fuentes, créditos y referencias:
Jeanné le Roux et al, Exploring the Use of PlanetScope Data for Particulate Matter Air Quality Research, Remote Sensing (2021). DOI: 10.3390/rs13152981