Una soluzione dell’era spaziale per il rilevamento dei gas serra
Il compito di monitorare con precisione i gas serra atmosferici (GES), come l’anidride carbonica, il metano e il vapore acqueo, è fondamentale per comprendere le modalità con cui il nostro clima sta cambiando. Queste conoscenze aiutano gli scienziati e i governi a identificare le aree che destano preoccupazioni per intraprendere di conseguenza le azioni più appropriate. I livelli di GES vengono solitamente monitorati tramite reti terrestri, nonché mediante l’uso di satelliti che utilizzano spettrometri ad alta risoluzione. Una tecnologia spaziale molto promettente in tal senso è quella nota come LiDAR (light detection and ranging, ovvero rilevamento e localizzazione tramite luce). Il metodo LiDAR prevede solitamente il direzionamento di un laser su un oggetto o una superficie e la successiva misurazione del tempo impiegato dalla luce riflessa per tornare al ricevitore, nonché l’analisi di altre proprietà della stessa luce. «Misurare le concentrazioni di GES dallo spazio in questo modo è un’operazione estremamente impegnativa dal punto di vista tecnico», osserva Myriam Raybaut, coordinatrice del progetto LEMON e scienziata presso il Laboratorio aerospaziale francese (ONERA). «In Europa è attualmente in fase di sviluppo una sola missione basata su strumenti LiDAR, ossia MERLIN, il cui lancio è previsto per il 2028 e che si incentra esclusivamente sul rilevamento del metano.»
Applicare la tecnologia LiDAR ai GES atmosferici
Il progetto LEMON ha cercato di far progredire le competenze europee in questo promettente ambito e di sfruttare il crescente interesse per l’applicazione della tecnologia LiDAR ai GES atmosferici. Lo specifico approccio adottato nell’ambito del progetto LEMON è noto come assorbimento differenziale a percorso integrato, o IPDA LiDAR. Questo metodo si avvale di due o più lunghezze d’onda ravvicinate che, quando vengono sintonizzate sulle linee di assorbimento di un particolare gas, consentono di misurarne la concentrazione nell’atmosfera. Per linee di assorbimento si intende la tendenza del gas atmosferico ad assorbire la luce a lunghezze d’onda specifiche, ovvero i colori emessi dal laser. «Si prevede che questa tecnica permetterà di fornire una capacità di osservazione complementare, disponendo del potenziale di offrire una copertura atmosferica globale durante tutte le stagioni», afferma Raybaut.
Perfezionare la tecnologia LiDAR per lo spazio
Prepararsi per i sottosistemi spaziali LiDAR I risultati del progetto hanno portato all’elaborazione di una tabella di marcia per l’eventuale utilizzo degli elementi costitutivi della tecnologia di LEMON ai fini dell’individuazione di diversi GES atmosferici. Tra i principali successi conseguiti dal progetto si annoverano un rilevamento accurato del vapore acqueo e lo sviluppo di nuovi componenti cristallini che contribuiscono a modificare le lunghezze d’onda dell’emettitore laser per individuare altri GES. «Siamo riusciti a dimostrare il potenziale dell’utilizzo di elementi essenziali semplici e versatili per i futuri LiDAR spaziali differenziali», aggiunge Raybaut. Questa tecnologia dispone inoltre di potenzialità per il monitoraggio aereo, che potrebbe essere effettuato congiuntamente alle operazioni delle reti terrestri. Una soluzione di tal genere combinerebbe l’accuratezza delle reti collocate a terra con la più ampia copertura della superficie e la capacità di misurazione delle colonne di cui sono dotati i sensori aerei. «Continueremo a lavorare in entrambe le direzioni», dichiara Raybaut, che conclude: «Il nostro obiettivo è quello di dare seguito a un altro progetto che si basi sui successi ottenuti da LEMON per preparare in modo migliore i futuri sottosistemi spaziali basati sulla tecnologia LiDAR.»
Parole chiave
LEMON, spazio, cambiamenti climatici, gas serra, LiDAR, laser, MERLIN
