Новий супутник NASA може назавжди змінити спосіб ведення господарства

16 березня 2025 р. 17:05

16 березня 2025 р. 17:05

Супутник NISAR збирається зробити революцію в глобальному сільському господарстві, надаючи високоякісні та часто оновлювані радіолокаційні дані про посіви та вологість ґрунту. Цей прорив дозволить фермерам і політикам оптимізувати графіки посіву, зрошення та розподіл ресурсів з безпрецедентною точністю. На відміну від традиційних супутників, двочастотний радар NISAR може проникати через хмари та рослини, пропонуючи більш глибоке розуміння біомаси, вологості ґрунту та здоров’я рослин.

Коли він буде запущений цього року, супутник NISAR (NASA-ISRO Synthetic Aperture Radar) надаватиме потужний потік даних для підтримки фермерів у США та в усьому світі. Ця місія, розроблена NASA та Індійською організацією космічних досліджень (ISRO), відстежуватиме ріст сільськогосподарських культур від посадки до збору врожаю, пропонуючи ключові відомості, які допоможуть фермерам оптимізувати графіки посіву, покращити зрошення та максимально використовувати свій час.

Оснащений радаром із синтетичною апертурою, NISAR аналізуватиме фізичні характеристики сільськогосподарських культур і вимірюватиме рівень вологи як у рослинах, так і в ґрунті. Хоча він має точність для моніторингу невеликих ділянок сільськогосподарських угідь, його найбільша перевага полягає в його здатності забезпечувати часте, масштабне покриття сільськогосподарських регіонів.

NISAR надаватиме карти сільськогосподарських угідь у всьому світі кожні два тижні. Спостереження відбуватимуться без перерв через погоду та надаватимуть актуальну інформацію про масштабні тенденції, які впливають на міжнародну продовольчу безпеку. Авторство: NASA/JPL-Caltech

Супутник зніматиме зображення майже всієї суші Землі двічі кожні 12 днів із роздільною здатністю, здатною виявляти ділянки шириною до 30 футів (10 метрів). Цей рівень деталізації дозволить користувачам відстежувати щотижневі зміни на окремих фермах або зменшувати масштаб, щоб спостерігати за тенденціями в цілих регіонах. Таке комплексне уявлення буде безцінним для політиків і менеджерів сільського господарства, які приймають рішення щодо рослинництва та розподілу ресурсів.

Використовуючи дані NISAR, особи, які приймають рішення, можуть, наприклад, оцінити, коли в регіоні були висаджені саджанці рису, і відстежувати їх висоту та цвітіння протягом сезону, а також відстежувати вологість рослин і полів протягом тривалого часу. Нездоровий урожай або більш сухі поля можуть сигналізувати про необхідність зміни стратегії управління.

«Уся справа в плануванні та оптимізації ресурсів, а час дуже важливий, коли мова йде про врожай: коли найкращий час для посіву? Коли найкращий час для поливу? У цьому й полягає вся гра», — сказав Нарендра Дас, член наукової групи NISAR і дослідник сільськогосподарської інженерії з Мічиганського державного університету в Іст-Лансінгу.

NISAR планується запустити цього року з космічного центру ISRO Satish Dhawan на південно-східному узбережжі Індії. Після запуску він створюватиме близько 80 терабайт даних на день для дослідників і користувачів у багатьох областях, включаючи сільське господарство.

Супутники десятиліттями використовувалися для широкомасштабного моніторингу врожаю. Оскільки мікрохвилі проходять крізь хмари, радар може бути ефективнішим у спостереженні за посівами під час дощових сезонів, ніж інші технології, такі як теплові та оптичні зображення. Супутник NISAR стане першим радіолокаційним супутником, який використовує дві частоти, L- та S-діапазон, що дозволить йому спостерігати ширший діапазон поверхневих особливостей, ніж один інструмент, що працює на одній частоті.

Мікрохвилі від радарів місії зможуть проникати крізь рослини, такі як кукурудза, рис і пшениця, потім відбиватися від стебел рослин, ґрунту або води внизу, а потім повертатися до датчика. Ці дані дозволять користувачам оцінити масу рослинної речовини (біомаси), яка знаходиться над землею в певній місцевості. Інтерпретуючи дані з часом і поєднуючи їх з оптичними зображеннями, користувачі зможуть розрізняти типи культур на основі моделей росту.

Крім того, радари NISAR вимірюватимуть, як змінюється поляризація або вертикальна та горизонтальна орієнтація сигналів після того, як вони повертаються на супутник від поверхні. Це дозволить використати техніку, яка називається поляриметрією, яка, якщо її застосувати до даних, допоможе ідентифікувати культури та оцінити врожайність з більшою точністю .

«Ще одна надпотужність NISAR полягає в тому, що коли його вимірювання інтегруються з традиційними супутниковими спостереженнями, особливо індексами здоров’я рослинності, це значно покращить інформацію про врожай», – додав Бред Дорн, який курирує програму NASA з дослідження водних ресурсів і сільського господарства.

Дані супутника NISAR з високою роздільною здатністю про те, які культури присутні та наскільки добре вони ростуть, можуть використовуватися для прогнозів продуктивності сільського господарства.

«Уряд Індії — або будь-який уряд у світі — хоче дуже точно знати площі посівів і оцінки виробництва», — сказав Бімал Кумар Бхаттачарія, керівник відділу сільськогосподарських застосувань у Центрі космічних застосувань ISRO в Ахмедабаді. «Часто повторювані часові ряди даних NISAR будуть дуже, дуже корисними».

Супутник NISAR також може допомогти фермерам оцінити вміст води в ґрунті та рослинності. Загалом вологі ґрунти, як правило, повертають більше сигналів і яскравіші на радіолокаційних зображеннях, ніж сухі ґрунти. Подібна залежність спостерігається і з вологістю рослин.

Ці можливості означають, що NISAR може оцінити вміст води в культурах протягом вегетаційного періоду, щоб допомогти визначити, чи відчувають вони водний стрес, і він може використовувати сигнали, які розсіюються від землі, щоб оцінити вологість ґрунту.

Дані про вологість ґрунту потенційно можуть інформувати менеджерів сільського господарства та водних ресурсів про те, як орні землі реагують на хвилі спеки чи посухи, а також про те, як швидко вони поглинають воду, а потім висихають після дощу — інформація, яка може сприяти плануванню зрошення.

«Менеджери ресурсів, які думають про продовольчу безпеку та про те, куди потрібно спрямовувати ресурси, зможуть використовувати такі дані, щоб мати цілісне уявлення про весь свій регіон», — сказала Ровена Ломан, дослідник наук про Землю з Корнельського університету в Ітаці, штат Нью-Йорк, і керівник наукової групи NISAR щодо вологості ґрунту.

Супутник NASA-ISRO з синтетичною апертурою (NISAR) — це новаторська місія для спостереження за Землею, яка знаменує собою перше співробітництво між NASA та ISRO щодо літального обладнання. Розроблений для спостереження за змінами на суші та льодових поверхнях Землі з неперевершеною точністю, NISAR має двочастотний радар L-діапазону та S-діапазону для захоплення детальних зображень змін навколишнього середовища, стихійних лих і кліматичних впливів.

Лабораторія реактивного руху NASA ( JPL ) очолює американський компонент проекту, надаючи SAR L-діапазону, радіолокаційну рефлекторну антену, стрілу, що розгортається, підсистему високошвидкісного зв’язку, приймачі GPS , твердотільний реєстратор і підсистему даних корисного навантаження. Центр космічних польотів імені Годдарда NASA керує Near Space Network, яка отримуватиме дані L-діапазону.

Індійський центр космічних застосувань ISRO розробив SAR S-діапазону, а супутниковий центр UR Rao надав автобус космічного корабля. Місія буде запущена на борту ракети-носія Vikram Sarabhai Space Center, а запуск буде здійснюватися в космічному центрі Satish Dhawan. Після виходу на орбіту операціями керуватиме мережа телеметрії, відстеження та командування ISRO (ISTRAC), а Національний центр дистанційного зондування (NRSC) займатиметься прийомом і розподілом даних у S-діапазоні.

Поєднуючи передову радіолокаційну технологію обох агентств, NISAR надасть цінну інформацію про зміну поверхні Землі, підтримуючи реагування на стихійні лиха, моніторинг навколишнього середовища та дослідження клімату.

Наука