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L’osservazione della Terra non è una novità: sin dalla seconda metà del secolo scorso gli esseri umani hanno lanciato oggetti in orbita con successo. Perché quindi riportare l’attenzione su una tecnologia così consolidata? Possiamo distinguere almeno due principali motivi: da una parte, il progresso scientifico permette di avere apparecchiature sempre più piccole e di progettazione più rapida e l’avvento di tecnologie digitali sempre più avanzate consente oggi di studiare e sfruttare ancora meglio i dati che i satelliti artificiali raccolgono; dall’altra le urgenti sfide globali e gli obiettivi di sviluppo sostenibile possono essere meglio compresi e affrontati grazie all’osservazione della Terra dallo spazio.

I primi satelliti artificiali (e non solo)

Lo sviluppo dei satelliti artificiali non sarebbe stato possibile se non fosse stato preceduto da secoli di riflessioni teoriche e ricerca scientifica di base. Grazie ad esse e alla ricerca applicata si è arrivati nel 1957 al lancio in orbita del primo satellite artificiale (che fu anche il primo oggetto a trasmettere un segnale radio dallo spazio) lo Sputnik 1.  Questo ha rappresentato l’inizio di un’era di sperimentazioni sulle effettive possibilità di applicazione della tecnologia satellitare all’osservazione della Terra: Tiros-1, lanciato dalla NASA nell’aprile del 1960, è stato il primo di una serie di satelliti, legati all’omonimo programma, che hanno permesso per la prima volta di elaborare dati raccolti dallo spazio per ottenere previsioni del meteo corrette. Le tecnologie utili a questo scopo non si fermano ai satelliti: le informazioni raccolte dai droni, dalle stazioni di monitoraggio a terra e tramite tecniche di campionamento con sensori in situ (strumenti di rivelazione situati in prossimità del luogo di osservazione) sono integrate ai dati raccolti dallo spazio per ottenere una visione quanto più globale e accurata possibile dell’oggetto di studio.

Perché osservare la Terra oggi?

L’osservazione della Terra è fondamentale per monitorare molti altri parametri di rilevanza ambientale, sociale ed economica e per questo è ritenuta importante anche per raggiungere gli SDGs. I progetti ispirati dall’Agenda 2030 sono diversificati e numerosi: molti di essi sono volti al monitoraggio costante, all’interpretazione e alla previsione dei cambiamenti degli ecosistemi e mirano alla produzione di informazioni utili per il lavoro dei decisori politici. Un esempio è il progetto “Ocean Color Climate Change” di ESA (Agenzia Spaziale Europea): si basa sull’osservazione sperimentale del cambiamento di colore subito dagli oceani e sulla sua correlazione con la variazione della concentrazione della clorofilla nell’acqua, che a sua volta varia a causa dei cambiamenti nelle popolazioni di fitoplancton. Quest’ultimo è di vitale importanza per l’ecosistema marino, ma una sua crescita anomala o una sua drastica diminuzione danneggiano le altre specie: per questo si monitora attraverso i satelliti la variazione delle onde elettromagnetiche riflesse dalla superficie oceanica e si elaborano modelli che permettano di prevedere scenari futuri. Esistono moltissimi altri esempi di applicazione dell’osservazione tramite satelliti artificiali, integrata con misurazioni a terra o indagini statistiche locali, legati agli SDGs: è possibile misurare la concentrazione di inquinanti atmosferici, raccogliere di informazioni sulle zone del mondo in cui l’accesso a fonti di energia sicure ed affidabili non è garantito, prevedere i possibili disastri naturali ed elaborare strategie di prevenzione dei danni più gravi, in un’ottica di adattamento agli effetti del cambiamento climatico attuali e inevitabili. Anche per questo la previsione del meteo, una delle prime applicazioni della tecnologia satellitare, rimane indispensabile.

L’elaborazione dei dati satellitari

Lo sviluppo di tecnologie di intelligenza artificiale e machine learning ha permesso di rivoluzionare il mondo dell’osservazione delle Terra, consentendo l’elaborazione di un numero elevatissimo di dati in informazioni fruibili. Se prima i dati satellitari potevano essere interpretati solo dall’essere umano, oggi è possibile non solo decifrare i dati ed elaborare informazioni in tempi più brevi (sempre nel limite consentito dalle leggi fisiche) ma anche avere un’accuratezza migliore garantendo modelli di previsione più precisi.

Il numero maggiore di informazioni a disposizione e la necessità di agire su più fronti per rispondere ai problemi nel nostro secolo apre il mondo spaziale dell’osservazione terrestre a nuovi player. Sono infatti diversi i progetti attivi che raccolgono dati ed elaborano informazioni mettendoli a disposizione di tutti in modo da incentivare anche iniziative private. Tra questi, il programma di osservazione satellitare dell’Unione Europea Copernicus mette a disposizione dei suoi utenti i dati raccolti da una famiglia di satelliti dedicati e da sensori in situ. In questo modo possono nascere progetti come quello di Forestry Analyzer, che si prefigge l’obiettivo di elaborare algoritmi per il monitoraggio e la previsione dei pattern di deforestazione attraverso strumenti di intelligenza artificiale. Un’altra possibilità fornita dalle rilevazioni dei satelliti artificiali e con l’ausilio delle tecnologie di intelligenza artificiale è lo sviluppo di progetti nel settore dell’agricoltura. Con l’aumentare della temperatura sul Pianeta e con la sempre più scarsa disponibilità di acqua dolce è fondamentale mettere in atto misure per ottimizzare la quantità di acqua usata per le coltivazioni: attraverso la rivelazione da parte dei satelliti della radiazione infrarossa emessa delle piante e la sua successiva elaborazione è possibile ricavare informazioni sullo stato di stress idrico e fornire acqua nel momento più necessario.

Secondo le previsioni di Citigroup nel documento The Dawn of a New Age il valore del mercato della space economy è destinato a crescere: entro il 2040 potrebbe valere mille miliardi di dollari con un drastico calo dei costi di lancio fino a 30$/kg di carico. Sebbene le tecnologie sviluppate allo scopo di osservare la Terra siano nate molti decenni fa, non smettono di essere migliorate grazie alla ricerca scientifica e continuano a essere una risorsa importante per rispondere alle sfide contemporanee, fornendo grandi opportunità in un mercato ancora per la maggior parte inesplorato.