Οι δορυφόροι χρησιμοποιούν ραντάρ για να κοιτάζουν τη γη με ελάχιστη λεπτομέρεια
Getty ImagesΤο ραντάρ συνθετικού διαφράγματος (SAR) επιτρέπει στους δορυφόρους να αναπηδούν τα σήματα του ραντάρ από το έδαφος και να ερμηνεύουν την ηχώ – και μπορεί ακόμη και να κοιτάζει μέσα από σύννεφα.
Τα σύννεφα καλύπτουν περίπου τα δύο τρίτα του κόσμου ανά πάσα στιγμή, εμποδίζοντας τους συμβατικούς δορυφόρους να δουν μεγάλο μέρος του πλανήτη.
Αλλά τώρα μια αποχαρακτηρισμένη τεχνολογία γνωστή ως ραντάρ συνθετικού ανοίγματος (SAR) μπορεί να εγκατασταθεί σε δορυφόρους για να «βλέπει» την επιφάνεια της Γης στο σκοτάδι, μέσα από τα σύννεφα (ή τον καπνό των πυρκαγιών), για να παρέχει μια συνεχή απεριόριστη θέα του πλανήτη μας. και δείχνουν αλλαγές στην επιφάνεια της Γης με μεγάλη λεπτομέρεια.
Προηγουμένως χρησιμοποιήθηκε για να εξοπλίσει μόνο έναν σχετικά μικρό αριθμό μεγάλων εμπορικών δορυφόρων, αυτή η τεχνολογία συνδυάζεται τώρα με αστερισμούς φθηνών νανοδορυφόρων σε χαμηλή τροχιά στη Γη από νεοφυείς επιχειρήσεις όπως η Iceye και η Capella Space . Ο στόχος είναι να παρέχει 24ωρη παρατήρηση σχεδόν οπουδήποτε στον πλανήτη για όλους, από μη κυβερνητικές οργανώσεις έως στρατιωτικούς πελάτες.
"Οι δορυφόροι SAR είναι ικανοί για ευρύτερη κάλυψη και εικόνες υψηλότερης ανάλυσης από τους οπτικούς ανταγωνιστές τους, μέρα ή νύχτα. Δεν χρειάζεται να περιμένετε να καθαρίσουν τα σύννεφα, δεν χρειάζεται να περιμένετε να σταματήσει η βροχή." λέει η Holly George-Samuels, συνεργάτης επιστήμονας σε εργολάβους ασφάλειας και άμυνας QinetiQ. «Αν χρειάζεστε τις πληροφορίες, μπορείτε να πάτε να τις πάρετε τώρα και θα είναι ανώτερες από μια οπτική εικόνα.
"Με ανάλυση εκατοστών μπορείτε να δείτε ακόμη και ίχνη προβάτων μέσα από γρασίδι."
Getty Images«Οι άνθρωποι μας είπαν στις αρχές του 2018 ότι ήταν τεχνολογικά αδύνατο να φτιάξουμε μια μικρή έκδοση ενός δορυφόρου SAR», λέει ο Eric Jensen, Διευθύνων Σύμβουλος του αμερικανικού βραχίονα της φινλανδικής start-up Iceye. «Απλώς δεν θα μπορούσε να γίνει, και ακόμα κι αν μπορούσε, δεν θα είχες ποτέ αρκετή απόδοση από κάτι στο μέγεθος ενός αμερικανικού πλυντηρίου πιάτων.
«Με έναν καθαρά επιχειρηματικό τρόπο, είπαμε: «Σας ευχαριστώ πολύ για τα σχόλιά σας, αλλά θα το δοκιμάσουμε ούτως ή άλλως». Τώρα κατασκευάζουμε δορυφόρους 100 φορές φθηνότερους από ό,τι πριν από 20 χρόνια και τους εκτοξεύουμε τέσσερις έως πέντε φορές πιο γρήγορα.
«Βρισκόμαστε σε οριακό σημείο». Το SAR είναι έτοιμο να ανατρέψει τον τρόπο με τον οποίο παρατηρούμε τον πλανήτη μας.
Το 2022, δορυφόροι SAR όπως αυτοί χρησιμοποιήθηκαν για να αποκαλύψουν την κλίμακα της ρωσικής εισβολής στην Ουκρανία όπως συνέβαινε. το επόμενο έτος, για να παρακολουθήσει την εξάπλωση των πυρκαγιών στη Χαβάη και να αξιολογήσει τη ζημιά που προκαλούσαν σχεδόν σε πραγματικό χρόνο.
Φέτος, χρησιμοποιήθηκαν για να αποκαλυφθούν γρήγορα οι ζημιές που προκλήθηκαν από το περιστατικό στη γέφυρα Francis Scott Key στη Βαλτιμόρη.
Όμως οι δυνατότητές τους δεν σταματούν εκεί. Η επιστήμονας της Nasa Earth και ειδικός στο SAR Cathleen Jones χρησιμοποιεί τους δορυφόρους "για να εξετάσει κάθε είδους κινδύνους".
Το μεγαλύτερο μέρος του νερού της Καλιφόρνια βρίσκεται στο βορρά, αλλά το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού της στο νότο, και το υδραγωγείο της Καλιφόρνια μεταφέρει νερό από το ένα στο άλλο. "Εάν το υδραγωγείο βυθιστεί σε μια τοποθεσία, μειώνει την ποσότητα του νερού που ρέει από αυτό το σημείο", λέει ο Jones. "Έτσι, το SAR μου δίνει τη δυνατότητα να αναζητήσω κίνηση στο Υδραγωγείο μέχρι το εκατοστ
Ομοίως, έχει χρησιμοποιήσει την τεχνολογία για να κατανοήσει τους λόγους σχηματισμού οπών καταβόθρα σε παράκτιες περιοχές όπως η Νέα Ορλεάνη.
Η εποχή των τυφώνων του 2024 πρόκειται να ξεκινήσει επίσημα την 1η Ιουνίου στον Ατλαντικό Ωκεανό, τον Κόλπο του Μεξικού και την Καραϊβική Θάλασσα, με έως και 25 ονομαστικές καταιγίδες να αναμένονται. Το SAR μπορεί να παίξει σημαντικό ρόλο στο ξεκαθάρισμα στη συνέχεια.
"Κοιτάμε όλες τις δορυφορικές εικόνες και προσπαθούμε να εντοπίσουμε πού υπάρχει πετρελαιοκηλίδα", λέει ο Jones, "και αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό μετά από έναν τυφώνα στον Κόλπο του Μεξικού, όπου ορισμένες από τις εξέδρες θα καταστραφούν ή θα καταστραφούν."
Ο Jones το κάνει αυτό μετρώντας την ανακλαστικότητα του φωτός. Το λάδι θα κάνει μια επιφάνεια να φαίνεται πιο επίπεδη και πιο σκοτεινή στην εικόνα.
«Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την τεχνολογία για να ανιχνεύσουμε πού βρίσκεται το λάδι και πού πηγαίνει – και να το κάνουμε αυτό πολύ γρήγορα», λέει ο Jones. «Είναι πολύ πιο επικίνδυνο όταν μια κηλίδα μετακινείται στην ξηρά σε ένα οικοσύστημα υγροτόπων ή όπου ζουν άνθρωποι».
IceyeΠως λειτουργεί, λοιπόν? Ενώ οι οπτικοί δορυφόροι βασίζονται στο φως από τον Ήλιο για να φωτίσουν μια περιοχή ενδιαφέροντος στην επιφάνεια της Γης, ο SAR στην πραγματικότητα δημιουργεί το δικό του "ηλιακό φως" μεταδίδοντας ισχυρά σήματα μικροκυμάτων από τον δορυφόρο στο έδαφος - και τα οποία, δεν επηρεάζονται από καιρικές συνθήκες.
Με την ακριβή ανάλυση των σημάτων που αναπηδούν, παράγεται μια εξαιρετικά λεπτομερής εικόνα ραντάρ της περιοχής. Τα συχνά περάσματα στην ίδια περιοχή σημαίνει ότι το SAR είναι ιδιαίτερα καλό στο να αναγνωρίζει αλλαγές στο έδαφος μέχρι το μέγεθος ενός νυχιού. Αλλά αυτές οι εικόνες φαίνονται πολύ διαφορετικές από αυτές που βλέπουμε στο Google Earth.
"Είναι πιο δύσκολο να κατανοήσετε τις εικόνες SAR παρά μια οπτική εικόνα, καθώς αυτό που έχετε είναι ένας επίγειος χάρτης υψηλής ανάλυσης της ανακλαστικότητας της σκηνής παρά μια φωτογραφική εικόνα", λέει ο George-Samuels. "Έτσι, είναι δύσκολο να ερμηνευθεί και οι αναλυτές πρέπει να εκπαιδευτούν για να καταλάβουν τι λένε. Αλλά η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να εκπαιδευτεί να ερμηνεύει εικόνες για εμάς.
Αλλά η τεχνολογία αφορά πραγματικά τη συλλογή δεδομένων και όχι εικόνων. «Κανείς δεν θέλει πραγματικά την εικόνα του SAR: θέλει να δει τα δεδομένα», λέει. «Μιλούσα με έναν επιστήμονα των ωκεανών που μοντελοποιεί τα ωκεάνια ρεύματα και χρησιμοποιούν το προϊόν δεδομένων του SAR για να δείξουν την αλλαγή στο ύψος της επιφάνειας της θάλασσας».
Μεγάλο μέρος του ενδιαφέροντος για το SAR χρονολογείται από ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας που χορηγήθηκε το 1954. Ο πλέον αποχαρακτηρισμένος δορυφόρος Project Quill που εκτοξεύτηκε από τις Ηνωμένες Πολιτείες 10 χρόνια αργότερα το 1964 πιστεύεται ότι είναι ο πρώτος εξοπλισμένος με την επαναστατική τεχνολογία.
Ωστόσο, μόλις τώρα – σχεδόν 60 χρόνια μετά – το ραντάρ συνθετικού διαφράγματος γίνεται πρωτοσέλιδο που αξίζει η τεχνολογία.
Εβδομήντα χρόνια από το πρώτο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, η πτώση της τιμής των εξαρτημάτων ώθησε αυτό το τελευταίο στάδιο στην ανάπτυξή του. «Πρώτο – και πολύ σημαντικό – είναι η δυνατότητα μικρογραφίας στοιχείων για την κατασκευή μικρών, φθηνών δορυφόρων και η γρήγορη κατασκευή τους για μείωση του κόστους», λέει ο Beau Legeer, διευθυντής εικόνων και τηλεπισκόπησης στην εταιρεία λογισμικού Esri. «Έπειτα, υπάρχει η δυνατότητα εκτόξευσης αυτών των δορυφόρων ευκολότερα, φθηνότερα και ταχύτερα από ποτέ, η διαθεσιμότητα κεφαλαίων επιχειρηματικού κινδύνου για τη χρηματοδότηση αυτών των νεοφυών επιχειρήσεων και η πρώιμη επιτυχία της SAR σε αυτόν τον ευρύτερο ρόλο.
Capella Space«Μία από τις υπερδυνάμεις του SAR είναι ότι δεν επηρεάζεται από πράγματα που επηρεάζουν την οπτική εικόνα, όπως διαφορετικές γωνίες και σκιές του ήλιου, που το καθιστούν μια πολύ συνεπή πηγή δεδομένων, γεγονός που το καθιστά επίσης πολύ καλό για εφαρμογές μηχανικής μάθησης τεχνητής νοημοσύνης».
Για τον Eric Jensen του Iceye, η αλλαγή στη στάση της κυβέρνησης των ΗΠΑ είναι θεμελιώδης για την έναρξη της χρήσης του SAR. «Στις ΗΠΑ, η τεχνολογία θεωρήθηκε ως κάτι που η κυβέρνηση έπρεπε να διατηρήσει τον έλεγχο, επειδή σε λάθος χέρια τα εχθρικά έθνη μπορούσαν να δουν κάθε συμμαχική στρατιωτική εγκατάσταση μέρα ή νύχτα σε υψηλή ανάλυση», λέει. «Η τεχνολογία στη συνέχεια αφέθηκε σε μεγάλο βαθμό στα ευρωπαϊκά έθνη και στον Καναδά για να αναπτυχθεί εμπορικά… με δορυφόρους να κοστίζουν 400-500 εκατομμύρια δολάρια (320 εκατομμύρια £-400 εκατομμύρια £) ο καθένας, χρειάστηκαν τέσσερα χρόνια για να κατασκευαστούν και δύο χρόνια για να συντονιστούν όταν βρίσκονταν σε τροχιά.
"Αντί να περιορίσουν την ανάπτυξη αυτής της νέας τεχνολογίας, οι ΗΠΑ είπαν τώρα, "ας προσπαθήσουμε να τη χρησιμοποιήσουμε, ας την καλωσορίσουμε". Αυτό που είδαμε είναι ότι η κυβέρνηση των ΗΠΑ είναι πολύ πιο πρόθυμη να συνεργαστεί με συμμαχικά έθνη που αναπτύσσουν βασικές τεχνολογίες έτσι από ποτέ στο παρελθόν».
Η Cathleen Jones συμφωνεί ότι «ο μεγάλος, μεγάλος λόγος» για τον οποίο το SAR έρχεται στο προσκήνιο αυτή τη στιγμή είναι η βελτίωση της τεχνολογίας. «Αλλά υπάρχει και ένας δεύτερος μεγάλος παράγοντας, και αυτός είναι ότι αυτά τα δεδομένα κόστιζαν πολλά χρήματα, και στη συνέχεια η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία και η Nasa έκαναν τα δεδομένα τους δωρεάν για χρήση, και μετά ω, ουάου, οι άνθρωποι άρχισαν να τα χρησιμοποιούν. ”
Ομοίως, "όλα τα δεδομένα θα είναι ελεύθερα προς χρήση" από τον υπερσύγχρονο δορυφόρο Nisar της Nasa-Indian Space Research Organization (ISRO) που πρόκειται να εκτοξευτεί.
Άλλοι έχουν διαφορετική άποψη. «Δεν είμαι σίγουρος αν η επανάσταση είναι η σωστή λέξη, για να είμαι ειλικρινής», λέει ο Bleddyn Bowen, συγγραφέας του Original Sin: Power, Technology and War in Outer Space. «Υπάρχει εδώ και πολύ καιρό στις κοινότητες του στρατού και των πληροφοριών και είναι μόνο στις ειδήσεις περισσότερο τώρα, επειδή υπάρχουν λίγοι εμπορικοί πάροχοι και τα δεδομένα είναι πλέον πιο διαθέσιμα στην κυβέρνηση και την ιδιωτική βιομηχανία από ό,τι στο παρελθόν».
IceyeΩστόσο, το μέλλον του SAR μπορεί να εξαρτηθεί από την επίλυση του δύσκολου μηχανικού γρίφου της αύξησης του μεγέθους του δορυφόρου, ιδιαίτερα των κεραιών και των ηλιακών συλλεκτών που χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία του, αλλά ταυτόχρονα θα διατηρηθούν όσο το δυνατόν μικρότεροι, ώστε να είναι ευκολότερο να εκτόξευση. "Μια μεγάλη κεραία είναι εξαιρετικά χρήσιμη", λέει ο Frank Backes, Διευθύνων Σύμβουλος της Capella Space, "για να αυξηθεί η πιστότητα της εικόνας. Είναι ένα ενδιαφέρον πρόβλημα φυσικής."
Θα εξαρτηθεί επίσης από την ανάπτυξη τροχιακών δικτύων επικοινωνίας όπως το Kuiper της Amazon , στο οποίο μπορούν να συνδεθούν και άλλα διαστημόπλοια σε χαμηλή τροχιά της Γης. "Αυτό θα μας επιτρέψει να μεταδώσουμε τα δεδομένα μας απευθείας στον χρήστη", λέει ο Backes, "και να μειώσουμε τον χρόνο που θα χρειαστούν από μία ή δύο ώρες σε λιγότερο από 15 λεπτά. Και το ωραίο είναι ότι αυτά τα δίκτυα ανεβαίνουν αυτή τη στιγμή. "
Αλλά η χρήση της τεχνητής νοημοσύνης είναι θεμελιώδης για το μέλλον της. «Η τεχνητή νοημοσύνη θα διαπρέψει στην εξαγωγή χρήσιμων πληροφοριών ως προϊόν δεδομένων και στην παρουσίασή τους σε ένα άτομο», λέει ο George-Samuels.
Στο τέλος, οι υποστηρικτές του λένε ότι το SAR θα επηρεάσει άμεσα την κοινωνία απλώς με την ομαλότερη λειτουργία των αλυσίδων εφοδιασμού, τις πιο προβλέψιμες αποδόσεις της γεωργίας ή –πιο σημαντικό ίσως– να κρατηθεί μακριά από το δρόμο κατά τις πλημμύρες ή τις πυρκαγιές.
Ο George-Samuels πιστεύει ότι η SAR θα προσφέρει πιο αποτελεσματική περιβαλλοντική παρακολούθηση. «Με περισσότερες πληροφορίες μπορούμε να δράσουμε πιο γρήγορα», λέει. «Θα σώσει ζωές».
τική κλίμακα", λέει ο Backes. «Έτσι, σε μια κατάσταση σύγκρουσης, το να έχουμε πληροφορίες άμεσα διαθέσιμες στο ευρύ κοινό για το τι συμβαίνει θα εξαλείψει την ομίχλη του πολέμου, και το έχουμε ήδη δει στη ρωσο-ουκρανική σύγκρουση».
Αλλά δεν είναι όλοι μαζί. Κάποιοι ανησυχούν για τους κινδύνους της τεχνολογίας. Η δυνατότητά του να εισβάλει στην ιδιωτική ζωή του ατόμου, τη χρήση του για εταιρική κατασκοπεία και ακόμη και αν μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό τρομοκρατικών επιθέσεων.
Είναι και η διαφημιστική εκστρατεία παράγοντας; «Οι ιδιωτικές εταιρείες απεικόνισης θέλουν πάντα να δημιουργούν την εντύπωση ότι θα έχουμε διαφάνεια», λέει ο Bowen. "Θα μπορούμε να δούμε οτιδήποτε συμβαίνει και θα λάβουμε μια προειδοποίηση για οτιδήποτε πρόκειται να συμβεί. Αλλά δεν πρόκειται ποτέ να έχουμε πλήρη διαφάνεια και πλήρη πληροφόρηση επειδή οι εικόνες δεν είναι ισοδύναμες με ζωντανό βίντεο και μην σου πω όλα όσα μπορεί να χρειαστεί να ξέρεις».
Τον Ιανουάριο του 2022, όλοι μπορούσαν να δουν ότι οι Ρώσοι συγκεντρώνονταν στα σύνορα με την Ουκρανία, αλλά κανείς δεν μπορούσε να δει μέσα στο κεφάλι του Ρώσου ηγέτη Βλαντιμίρ Πούτιν για να μάθει αν επρόκειτο να γίνει πόλεμος ή όχι. "Επίσης, ποτέ δεν πήραμε εικόνες ή πληροφορίες για οτιδήποτε συνέβαινε στην ουκρανική πλευρά. Υπήρχε πλήρης έλεγχος κλείστρου από τις Ηνωμένες Πολιτείες."
Σχόλια