Dalle tecnologie di imaging avanzate ai nuovi standard di packaging: ecco come l’elettronica space-grade ci aiuta a proteggere il pianeta.
Nel corso della storia, comprendere l’effetto a catena generato dagli eventi ambientali ha rappresentato una vera sfida. Com’è possibile che una gelata in una pineta, seguita da un temporale con forti piogge, possa provocare un improvviso afflusso di sedimenti in un porto a centinaia di chilometri di distanza?
A livello del suolo, il collegamento tra la pineta e il porto è difficile, se non impossibile, da individuare. Ma grazie alla crescente accessibilità dei satelliti per l’osservazione della Terra, scienziati e decisori politici possono oggi osservare il pianeta dall’alto per svelare le relazioni simbiotiche tra geologia, meteorologia ed ecologia.
“Se avessimo a disposizione una singola immagine satellitare, potremmo ricavarne solo informazioni parziali. Oggi, invece, possiamo scattare foto ogni giorno, o anche con maggiore frequenza“, ha affermato Jason Clark, responsabile dei sistemi per lo spazio e l’avionica presso Texas Instruments. “Possiamo osservare come cambiano le cose nel tempo e fare previsioni: ci saranno altri terremoti? Questa calotta glaciale è destinata a ridursi o a espandersi?”.
Le tecnologie di imaging creano un quadro generale
Le tecniche di imaging ottico, radar e a infrarossi forniscono un quadro completo di un ambiente visto dallo spazio. “Utilizzando una combinazione di diversi sensori spaziali, possiamo ricreare una visione più ampia e dettagliata del mondo che ci circonda”, spiega Laura Mueller, direttrice del settore Aerospaziale e Difesa di Texas Instruments.
L’imaging ottico utilizza fotocamere per catturare condizioni meteorologiche, nuvole o variazioni topografiche. Tuttavia, per mappare il terreno al di sotto della coltre nuvolosa è necessario l’imaging radar, che sfrutta lunghezze d’onda maggiori. Il limite del radar risiede nel fatto che, all’aumentare della capacità di penetrazione, la risoluzione spaziale solitamente diminuisce. Il Radar ad Apertura Sintetica (SAR) supera questa limitazione analizzando il riflesso delle onde elettromagnetiche sugli oggetti. Le dimensioni dell’antenna radar (apertura) consentono misurazioni precise di elementi come il livello del mare o lo spessore della banchisa.
“Sfruttando il movimento dei satelliti lungo la loro orbita, possiamo creare un’apertura virtuale lunga diversi chilometri, nonostante l’antenna fisica sia molto più piccola“, ha affermato Jason Clark. “In questo modo effettuiamo osservazioni estremamente precise, indipendentemente dalle condizioni meteorologiche.”
Mentre le tecniche ottiche e radar forniscono misurazioni relative a profondità o spessore, l’imaging iperspettrale (a infrarossi) permette agli scienziati di analizzare la composizione chimica dell’atmosfera e del suolo, oltre a monitorare le variazioni di temperatura. In questo articolo tecnico, Texas Instruments offre ulteriori informazioni sulle tecnologie satellitari per il radar e l’imaging ottico.
Satelliti affidabili con i nuovi prodotti e qualifiche space-grade
Molte delle tecnologie di imaging che plasmeranno il futuro dell’osservazione terrestre non sono nuove. Tuttavia, la difficoltà di soddisfare le esigenze di elaborazione dati con componenti abbastanza robusti da sopravvivere allo spazio ne ha finora limitato l’uso commerciale.
“Operare nello spazio presenta sfide uniche“, ha dichiarato Jason Clark. “Progettiamo dispositivi in grado di resistere a radiazioni elevate e forti fluttuazioni termiche, garantendo affidabilità a lungo termine in un ambiente dove le riparazioni sono impossibili.” L’affidabilità è cruciale per la ricerca ambientale: monitorare i cambiamenti topologici nel tempo richiede tecnologie capaci di operare per decenni.
Tradizionalmente, gli operatori satellitari si sono affidati a componenti resistenti alle radiazioni conformi alle specifiche militari Qualified Manufacturers List (QML) Classe V. Sigillati ermeticamente in involucri ceramici, questi componenti resistono al degassamento (outgassing), un fenomeno per cui le escursioni termiche causano il rilascio di sostanze chimiche dalle plastiche comuni, capaci di degradare i sensori.
I componenti QML di Classe P per applicazioni spaziali rappresentano una nuova classificazione: sono racchiusi in plastiche speciali conformi ai requisiti di minima emissione di gas. Le dimensioni ridotte della Classe P permettono di integrare più funzioni in satelliti più piccoli, aumentandone le capacità. Questi dispositivi garantiscono affidabilità per oltre un decennio in orbite geostazionarie o medie. Per i satelliti in orbita terrestre bassa (LEO), dove le radiazioni sono minori e le missioni più brevi, Texas Instruments offre le Space Enhanced Plastic (SEP): soluzioni in plastica ad alte prestazioni con costi ottimizzati.
“Offriamo diverse classificazioni di dispositivi per aiutare i clienti a bilanciare le esigenze del sistema”, ha aggiunto Laura Mueller. “Forniamo prodotti che rispondono a specifiche rigorose grazie a un’ampia offerta di componenti resistenti e tolleranti alle radiazioni.”
Texas Instruments ha collaborato con agenzie come l’Organizzazione Indiana per la Ricerca Spaziale (ISRO) per alimentare il radar ad apertura sintetica a bordo del satellite NISAR, sviluppato congiuntamente da NASA e ISRO. NISAR è il primo satellite SAR a doppia banda e permetterà di misurare dai movimenti della crosta terrestre allo stato delle calotte glaciali, fornendo dati essenziali per la gestione delle catastrofi e la modellazione climatica.
“Il pianeta ha miliardi di anni e l’umanità lo ha monitorato solo per un periodo infinitesimale”, ha concluso Jason Clark. “Ma collaborando oggi con la comunità scientifica, siamo in grado di preparare le tecnologie necessarie per le sfide di domani.”
