Små satellitter spiller en rolle i vurderingen af ​​atmosfæriske partikler, viser forskning

Små kommercielle satellitter spiller en rolle i atmosfæriske partikelundersøgelser, ifølge nyligt offentliggjort afhandlingsforskning udført af en forskningsmedarbejder med Earth System Science Center ved University of Alabama i Huntsville (UAH), en del af University of Alabama System.

Forskningen af ​​Jeanné le Roux (M.S., Earth System Science, 2020) er blandt de første til at bruge kommercielle højopløsningsdata fra små satellitter (smallsat) til luftkvalitetsundersøgelser.

Det peer-reviewede papir dukkede op i Fjernmåling og var medforfatter af le Roux, Dr. Sundar Christopher, UAH professor i atmosfærisk og geovidenskab, og Manil Maskey, en forsker ved NASAs Marshall Space Flight Center. Forskningen blev støttet af en NASA-bevilling til dets kommercielle Smallsat Data Acquisition-program.

Le Roux så på at anvende data fra PlanetScope-sensorer ombord på 100 plus Dove smallsats, som virksomheden Planet har indsat til brug i luftkvalitetsvurderinger af fine partikler. Dove satellitter er smallsats i 3U konfigurationer, hvilket dybest set betyder, at hver af dem er på størrelse med tre kubusatellitter (CubeSats) sat sammen, måler 10 x 10 x 30 centimeter.

"Dette var en indledende undersøgelse af gennemførligheden af ​​at bruge kommercielle højopløsnings CubeSat-data, " siger le Roux, hvem er fra Riverside, Californien, og arbejder også som forskningsmedarbejder med NASA's Interagency Implementation and Advanced Concepts Team (IMPACT).

"Selvom disse data viser meget lovende for luftkvalitetsapplikationer, der er visse hensyn, der skal tages i betragtning, primært relateret til inkonsekvenser, der kan opstå, når data fra mere end 130 individuelle sensorer kombineres."

Planet var den første i branchen til at lancere et så stort antal smallsats i det samme netværk til det specifikke formål med jordobservation, men der er mange andre virksomheder, der har eller planlægger smallsat-netværk til forskellige formål.

Atmosfæriske videnskabsmænd bruger forskellige satellitdata til at udvide et stort netværk af jordbaserede luftkvalitetsovervågningsstationer placeret i USA og rundt om i verden, såsom Miljøstyrelsens luftkvalitetssystem.

"Problemet med disse jordnetværk er, at selvom de tager hyppige målinger, de giver kun oplysninger om luftkvaliteten på det specifikke sted på jordovervågningsstedet, " siger le Roux. "Satellitdata kan bruges til at hjælpe med at udfylde hullerne og estimere luftkvalitetsparametre over store og kontinuerlige rumlige skalaer."

Kommercielle virksomheder har været på forkant med at levere satellitbilleder i meget høj opløsning, der kan købes, siger le Roux.

"Indtil statsfinansierede satellitter er designet til at konkurrere, disse kommercielle data vil være meget eftertragtede til en meget bred vifte af videnskabelige anvendelser, " hun siger.

"Data fra virksomheden Planet er specifikt unik, i, at det giver høj opløsning dækning af det meste af Jordens landmasse på daglig basis. De fleste andre kommercielle højopløsningssatellitter tilbyder ikke global dækning ved denne frekvens, og har snarere til opgave at fokusere på specifikke områder af Jorden baseret på kundernes ønsker."

Mens der er statslige satellitter, der leverer oplysninger om luftkvalitet, ingen af ​​dem er udviklet til at gøre det med en rumlig opløsning, der er så detaljeret som den, der i øjeblikket tilbydes af kommercielle satellitter, siger le Roux.

"For eksempel, NASA's Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) kan bruges til at udlede forskellige luftkvalitetsparametre med en pixelstørrelse så lav som 250 meter, men PlanetScopes pixelstørrelse er stadig betydeligt mindre på kun 3 meter, " siger le Roux.

Selvom det er muligt, at regeringen vil investere i teknologi, der ligner Planets kommercielle netværk i fremtiden, til dato har kommercielle virksomheder været stifindere for denne tilgang til indsamling af fjernregistrerede billeder, hun siger.

Le Roux fandt nogle ulemper ved at bruge smallsats til atmosfærisk partikelforskning.

"Den største ulempe ved disse data er potentielle konsistensproblemer, der opstår, da data er kombineret fra over 100 individuelle sensorer, " siger hun. "Mens der lægges stor vægt på at gøre billeder fra de forskellige sensorer så konsistente som muligt, Geometriske og radiometriske kalibreringskvalitetsbekymringer er blevet taget op i tidligere undersøgelser."

Også, CubeSats har et begrænset antal bånd til at se Jorden, hun siger. Mens MODIS har 36 kanaler, kommercielle sensorer har tre til fire bånd, typisk i den synlige til den nær-infrarøde del af spektret. Det er en ulempe for undersøgelser, der har brug for mere dækning i det elektromagnetiske spektrum.

"En af de første ting, vi skal forstå, er kvaliteten af ​​målingerne ved hjælp af kalibreringskoncepter. Derefter skal vi vurdere geolokationsnøjagtigheden, " siger le Roux. "Vores arbejde giver rammerne og metoderne til at vurdere disse nøjagtigheder."

Teknologien, der anvendes i Planets konstellation af smallsats, fortsætter med at forbedre sig, så kvaliteten af ​​data bør fortsat evalueres i fremtidige undersøgelser, siger le Roux.

"Fordelene ved at have disse hyppige billeder i høj opløsning opvejer ofte nogle af bekymringerne for datakvaliteten."