Attualmente, gli scienziati hanno a disposizione una varietà di strumenti per studiare i sistemi complessi della Terra. Tuttavia, questa diversità presenta anche la sfida di come organizzare in modo efficiente questi sensori per missioni scientifiche e campagne sul campo.
Per superare questo ostacolo, Bart Forman, professore associato di Ingegneria Civile e Ambientale presso l'Università del Maryland, USA, insieme a ricercatori dello Stevens Institute of Technology e del Goddard Space Center della NASA, ha sviluppato il cosiddetto Observational System Simulation Experiment (OSSE). , finalizzato alla progettazione di missioni scientifiche incentrate sul monitoraggio dello stoccaggio terrestre di acqua dolce.
Per stoccaggio terrestre di acqua dolce intendiamo: l'acqua presente nella neve, l'umidità del suolo, la vegetazione e i serbatoi d'acqua superficiali e sotterranei. È un sistema dinamico che sfida i metodi tradizionali di osservazione scientifica.
Il software sviluppato dallo scienziato Bart Forman aiuterà a monitorare l'acqua presente nella neve, nell'umidità del suolo, nella vegetazione e nei serbatoi superficiali e sotterranei. Credito: ASVMAGZ – Shutterstock
Il software della NASA integra i programmi di osservazione della Terra in un unico sistema
OSSE si basa su precedenti progressi tecnologici, compreso un esperimento di simulazione del sistema di osservazione per mappare la neve della Terra. Si avvale inoltre del Land Information System (LIS) della NASA e del Commercial Space Analysis Tool for Constellation Projects (TAT-C), risorse essenziali per la comunità scientifica.
Lo strumento sviluppato da Forman integra questi programmi in un sistema che consente ai ricercatori di pianificare missioni di osservazione dinamica includendo una varietà di set di dati spaziali. Inoltre, contiene uno strumento di stima dei costi che aiuta i ricercatori a valutare i rischi finanziari associati a una missione proposta.
La mappa mostra l'accumulo (blu) e la perdita (rosso) di acqua dolce, utilizzando i dati dei satelliti Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) della NASA. Il software chiamato Observational System Simulation Experiment (OSSE) aiuterà i ricercatori a progettare missioni scientifiche dedicate al monitoraggio dello stoccaggio di acqua dolce terrestre. Credito: NASA
Questo approccio offre agli scienziati la capacità di collegare osservazioni, assimilazione dei dati, stime dell'incertezza e modelli fisici in un quadro integrato.
In una dichiarazione della NASA, Forman sottolinea l’importanza di riunire un team diversificato di esperti per affrontare sfide complesse. “È bello far parte di una grande squadra, perché questi sono grossi problemi e io stesso non conosco le risposte. Ho bisogno di trovare molte persone che sanno molto più di me e convincerle a venire, a rimboccarsi le maniche e ad aiutarci. E lo hanno fatto.
Sottolinea che il suo lavoro non consiste solo nel creare un sistema informativo per la progettazione di missioni scientifiche, ma anche nel fornire una piattaforma affinché i futuri ricercatori possano sviluppare programmi di modellazione ancora migliori.
Inizialmente il team si è concentrato sulla generazione di piani di missione per i sensori esistenti, ma il software potrebbe essere ampliato per aiutare i ricercatori a determinare come utilizzare i futuri sensori per raccogliere nuovi dati.
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Forman sottolinea la capacità di TAT-C di creare ipotetici sensori ed esplorare diversi scenari, come ad esempio aumentare l'ampiezza della fascia di osservazione per ottenere maggiori informazioni. “E se raddoppiassimo la larghezza della corsia? Se potessi vedere il doppio dello spazio, questo ci fornirebbe maggiori informazioni? Allo stesso tempo, possiamo porre domande sull’impatto delle diverse caratteristiche di errore per ciascuno di questi ipotetici sensori ed esplorare i corrispondenti compromessi”.
In sintesi, il lavoro di Forman e del suo team offre una soluzione per organizzare in modo efficiente una varietà di sensori per le missioni scientifiche, oltre a fornire una piattaforma per il continuo sviluppo di programmi di modellazione delle missioni più avanzati.