Les petits satellites commerciaux jouent un rôle dans les enquêtes sur les particules atmosphériques, selon une thèse de recherche récemment publiée par un chercheur associé au Earth System Science Center de l'Université de l'Alabama à Huntsville (UAH), une partie du système de l'Université de l'Alabama.

Les recherches de Jeanné le Roux (M.S., Science du système terrestre, 2020) est parmi les premiers à utiliser des données commerciales de petits satellites à haute résolution (smallsat) pour les enquêtes sur la qualité de l'air.

L'article évalué par des pairs est paru dans Télédétection et a été co-écrit par le Roux, Dr Sundar Christopher, UAH professeur de sciences de l'atmosphère et de la Terre, et Manil Maskey, chercheur au Marshall Space Flight Center de la NASA. La recherche a été financée par une subvention de la NASA pour son programme Commercial Smallsat Data Acquisition.

Le Roux a examiné l'application des données des capteurs PlanetScope à bord de plus de 100 petits satellites Dove déployés par la société Planet pour une utilisation dans les évaluations de la qualité de l'air des particules fines. Les satellites Dove sont des petits satellites en configurations 3U, ce qui signifie essentiellement que chacun a la taille de trois satellites cubes (CubeSats) réunis, mesurant 10 x 10 x 30 centimètres.

"Il s'agissait d'une première enquête sur la faisabilité d'utiliser des données commerciales CubeSat haute résolution, " dit le Roux, qui est de Riverside, Californie, et travaille également en tant qu'associé de recherche avec l'équipe de mise en œuvre interagences et de concepts avancés de la NASA (IMPACT).

« Bien que ces données soient très prometteuses pour les applications de qualité de l'air, certaines considérations doivent être prises en compte, principalement lié aux incohérences qui peuvent survenir lorsque les données de plus de 130 capteurs individuels sont combinées. »

Planet a été le premier de l'industrie à lancer un si grand nombre de petits satellites dans le même réseau à des fins spécifiques d'observation de la Terre, mais il existe de nombreuses autres entreprises qui ont ou prévoient des réseaux smallsat à des fins diverses.

Les scientifiques de l'atmosphère utilisent diverses données satellitaires pour augmenter un vaste réseau de stations de surveillance de la qualité de l'air au sol situées aux États-Unis et dans le monde entier, comme le système de qualité de l'air de l'Environmental Protection Agency.

« Le problème avec ces réseaux au sol est que, bien qu'ils prennent des mesures fréquentes, ils ne fournissent des informations sur la qualité de l'air qu'à l'emplacement précis du site de surveillance au sol, " dit le Roux. " Les données satellitaires peuvent être utilisées pour aider à combler les lacunes et à estimer les paramètres de la qualité de l'air sur des échelles spatiales vastes et continues. "

Les entreprises commerciales ont été à l'avant-garde de la fourniture d'images satellites à très haute résolution disponibles à l'achat, dit le Roux.

"Jusqu'à ce que les satellites financés par le gouvernement soient conçus pour rivaliser, ces données commerciales seront très recherchées pour une très grande variété d'applications scientifiques, " elle dit.

"Les données de la société Planet en particulier sont uniques, en ce qu'il fournit quotidiennement une couverture haute résolution de la majeure partie de la masse continentale de la Terre. La plupart des autres satellites commerciaux à haute résolution n'offrent pas de couverture mondiale à cette fréquence, et sont plutôt chargés de se concentrer sur des zones spécifiques de la Terre en fonction des demandes des clients."

Bien qu'il existe des satellites gouvernementaux qui fournissent des informations sur la qualité de l'air, aucun d'entre eux n'a été développé pour le faire à une résolution spatiale aussi détaillée que celle actuellement offerte par les satellites commerciaux, dit le Roux.

"Par exemple, Le spectroradiomètre imageur à résolution modérée (MODIS) de la NASA peut être utilisé pour dériver divers paramètres de qualité de l'air avec une taille de pixel aussi basse que 250 mètres, mais la taille des pixels de PlanetScope est encore considérablement plus petite à seulement 3 mètres, " dit le Roux.

Bien qu'il soit possible que le gouvernement investisse dans une technologie similaire au réseau commercial de Planet à l'avenir, à ce jour, les entreprises commerciales ont été les précurseurs de cette approche de collecte d'images de télédétection, elle dit.

Le Roux a trouvé quelques inconvénients à l'utilisation de petits satellites pour la recherche sur les particules atmosphériques.

« Le principal inconvénient de ces données réside dans les problèmes de cohérence potentiels qui surviennent, puisque les données sont combinées à partir de plus de 100 capteurs individuels, " dit-elle. " Bien qu'un grand soin soit pris pour rendre les images des différents capteurs aussi cohérentes que possible, des problèmes de qualité d'étalonnage géométrique et radiométrique ont été soulevés dans des études antérieures. »

Aussi, Les CubeSats ont un nombre limité de bandes pour visualiser la Terre, elle dit. Alors que le MODIS dispose de 36 canaux, les capteurs commerciaux ont trois à quatre bandes, typiquement dans la partie visible à proche infrarouge du spectre. C'est un inconvénient pour les études qui nécessitent une plus grande couverture dans le spectre électromagnétique.

"L'une des premières choses que nous devons comprendre est la qualité des mesures à l'aide de concepts d'étalonnage. Ensuite, nous devons évaluer les précisions de géolocalisation, " dit le Roux. "Nos travaux fournissent le cadre et les méthodes pour évaluer ces précisions."

La technologie employée dans la constellation de petits satellites de Planet continue de s'améliorer, la qualité des données devrait donc continuer à être évaluée dans les études futures, dit le Roux.

"Les avantages d'avoir cette imagerie haute résolution fréquente l'emportent souvent sur certains des problèmes de qualité des données."