همکاری تاریخی ناسا و هند برای پرتاب ماهواره ۱.۵ میلیارد دلاری!

غزال زیاری: تا حدود یک ماه دیگر ماهواره جدیدی به فضا پرتاب خواهد شد که می‌تواند بدون توجه به زمان شبانه‌روز یا شرایط جوی، تغییرات سطح زمین را تا دقت چند سانتی‌متر و تقریباً به‌صورت لحظه‌ای تشخیص دهد؛ این موشک که در ابتدا قرار بود در روز هجدهم ژوئن به فضا پرتاب شود، سفرش را تا کمتر از یک ماه دیگر از مرکز فضایی “ساتیش داوان” در نزدیکی چنای هند آغاز خواهد کرد.

ماهواره NISAR با وزن تقریباً ۳ تُن و با آنتن راداری ۱۲ متری، با هزینه‌ای معادل ۱.۵ میلیارد دلار ، قادر خواهد بود تا سطح زمین و جریان آب در سطح و زیر آن را با جزئیات بی‌سابقه‌ای ردیابی کند. این اطلاعات برای کشاورزان، دانشمندان اقلیم و تیم‌های مدیریت بحران بسیار ارزشمند خواهد بود.

فقط زمانی که شرایط مناسب باشد

در طول دهه‌ها، ماهواره‌های تصویربرداری زمین ابزار علمی بسیار ارزشمندی بودند و داده‌های حیاتی ای برای کاربردهای متعددی مثل پیش‌بینی آب‌وهوا و برنامه‌ریزی واکنش‌های اضطراری تأمین می‌کردند. این ماهواره‌ها درعین‌حال به دانشمندان در راستای رهگیری تغییرات بلندمدت در اکوسیستم‌ها و اقلیم زمین کمک کرده‌اند.

تعدادی از این ماهواره‌ها برای انجام تصویربرداری از سطح زمین، به نور بازتاب‌شده خورشید متکی هستند. از همین رو فقط در طول روز و در شرایطی که آسمان ابری نباشد، قادر به تصویربرداری هستند.

همین موضوع در مناطق استوایی با پوشش ابر دائمی یا زمانی که تصویربرداری شبانه موردنیاز باشد، چالش‌های زیادی را ایجاد می‌کند.

ماهواره NISAR حاصل همکاری سازمان فضایی آمریکا (ناسا) و سازمان تحقیقات فضایی هند (ISRO) است که با استفاده از فناوری رادار روزنه مصنوعی (SAR) این مشکلات را برطرف می‌کند. این فناوری، منشأ نام این ماهواره نیز هست: NISAR مخفف NASA-ISRO SAR.

فناوری SAR چیست؟

فناوری SAR در سال ۱۹۵۱ میلادی برای مصارف نظامی ساخته شد. برخلاف ماهواره‌های تصویربرداری سنتی که به‌طور غیرفعال از نور بازتاب یافته خورشید استفاده می‌کنند، ماهواره‌های SAR به‌صورت فعال سیگنال راداری را به سطح زمین فرستاده و بازتاب آن را دریافت می‌کنند؛ دقیقاً مثل استفاده از فلاش برای عکاسی در اتاق تاریک.

بنابراین این ماهواره‌ها قادر خواهند بود تا هم در شب و هم در روز از سطح زمین تصویربرداری کنند.

از آنجا که سیگنال‌های راداری می‌توانند از میان ابرها و دود عبور کنند، ماهواره‌های SAR قادر به تصویربرداری حتی در شرایط ابری، دودآلود یا دارای خاکستر خواهند بود. این ویژگی به‌ویژه در زمان وقوع بلایای طبیعی مثل سیلاب‌ها، آتش‌سوزی‌های جنگلی یا فوران آتش‌فشان‌ها بسیار مفید خواهد بود.

سیگنال‌های راداری درعین‌حال می‌توانند به داخل برخی از ساختارها مثل پوشش‌های گیاهی متراکم نفوذ کنند. این فناوری در تشخیص وجود آب هم مؤثر است؛ چرا که آب بر چگونگی بازتاب سیگنال رادار تأثیر می‌گذارد.

آژانس فضایی اروپا در مأموریت اخیرش به نام Biomass  از قابلیت نفوذ سیگنال‌های SAR در پوشش گیاهی بهره برده است. این مأموریت می‌تواند از ساختار سه‌بعدی جنگل‌ها تصویربرداری کرده و اندازه‌گیری‌های بسیار دقیقی از میزان زیست‌توده (biomass) و کربن ذخیره‌شده در جنگل‌ها ارائه دهد.

سانگ-هو یان، مدیر آزمایشگاه سنجش از دور در رصدخانه زمین سنگاپور، یکی از حامیان اصلی استفاده از SAR برای مدیریت بحران‌هاست. او در ۱۵ سال گذشته از داده‌های SAR برای نقشه‌برداری از مناطق آسیب‌دیده در صدها حادثه طبیعی ازجمله زلزله‌ها، سیلاب‌ها و طوفان‌ها استفاده کرده است.

پایش اکوسیستم‌های متنوع زمین

توسعه ماهواره NISAR بیش از یک دهه به طول انجامیده و حالا این ماهواره، یکی از گران‌ترین ماهواره‌های تصویربرداری زمین در تاریخ است و اطلاعات به‌دست‌آمده از این ماهواره به‌صورت رایگان و آزاد در اختیار عموم در سراسر جهان قرار خواهد گرفت. این ماهواره، هر ۱۲ روز دو بار، تقریباً از تمام سطوح خشکی و یخ زمین تصاویری با وضوح‌بالا تهیه می‌کند.

این عملکرد در مقیاسی مشابه با ماهواره‌های SAR آژانس فضایی اروپا موسوم به Sentinel-۱ است.

البته NISAR اولین ماهواره SAR خواهد بود که به‌جای یک فرکانس، از دو فرکانس راداری مکمل استفاده می‌کند و تصاویری با وضوح بالاتر از Sentinel-۱ تولید خواهد کرد. همچنین پوشش آن در قطب جنوب گسترده‌تر خواهد بود و از فرکانس‌هایی استفاده خواهد کرد که بیشتر درون پوشش گیاهی نفوذ می‌کنند.

ماهواره NISAR برای پایش زیست‌توده جنگلی نیز به کار خواهد رفت. توانایی نفوذ هم‌زمان در پوشش گیاهی و تشخیص آب باعث می‌شود که این ماهواره بتواند با دقت بالایی از پوشش گیاهی سیلاب زده نقشه‌برداری کند.

این موضوع برای درک بهتر تالاب‌های زمین که از نظر تنوع زیستی جزو اکوسیستم‌های غنی به شمار می‌روند و ظرفیت ذخیره‌سازی کربن زیادی دارند، بسیار مهم است. این ماهواره‌ها درعین‌حال قادرند تا تغییرات ارتفاعی سطح زمین را در حد چند سانتی‌متر یا حتی میلی‌متر شناسایی کنند؛ چرا که چنین تغییراتی منجر به ایجاد تغییرات جزئی در سیگنال رادار بازتابی می‌شوند.

ماهواره NISAR از این قابلیت خاصش برای ردیابی نشست زمین در سدها و نقشه‌برداری از سطح آب‌های زیرزمینی استفاده خواهد کرد و درعین‌حال از این فناوری برای پایش حرکات زمین و آسیب‌های ناشی از زلزله، رانش زمین و فعالیت‌های آتش‌فشانی استفاده خواهد شد.

چنین نقشه‌هایی به تیم‌های مدیریت بحران کمک می‌کنند تا آسیب‌های وارد شده در مناطق حادثه‌دیده را بهتر درک کرده و برای واکنش مؤثرتر برنامه‌ریزی کنند.

بهبود کشاورزی

ماهواره NISAR در کاربردهای کشاورزی نیز ارزشمند خواهد بود؛ چرا که در تمام شرایط آب‌وهوایی توانایی منحصربه‌فردی در برآورد سطح رطوبت خاک با وضوح بالا دارد. این داده‌ها در کشاورزی واقعاً کاربردی هستند، چراکه می‌توان از آن‌ها برای تعیین زمان مناسب آبیاری، تضمین سلامت گیاهان، افزایش بهره‌وری مصرف آب و بهبود عملکرد محصولات کشاورزی بهره برد.

از دیگر کاربردهای مهم این مأموریت می‌توان به ردیابی جریان یخ‌های قطبی، پایش فرسایش ساحلی و شناسایی لکه‌های نفتی اشاره کرد. انتظار می‌رود تا این مأموریت فضایی بلندپروازانه، دستاوردهای علمی و اجتماعی زیادی داشته باشد.

منبع: sciencealert

۲۲۷۲۲۷