COSMO-SkyMed --- Sistema duale per l'osservazione della Terra

COSMO-SkyMed

Sistema duale per l'osservazione della Terra

Le sue immagini radar di alcune delle più gravi catastrofi naturali del 2008, come il ciclone 
Nargis in Birmania, il terremoto in Cina e gli uragani Hannah e Ike su Haiti, sono state utilizzate dalle Nazioni Unite e dalle organizzazioni umanitarie impegnate negli aiuti alla popolazione. 

Ma questi sono solo alcuni esempi delle eccezionali capacità operative di Cosmo SkyMed, il più ambizioso programma di osservazione satellitare terrestre mai realizzato dall’Italia per la prevenzione dei disastri ambientali, per lo studio della superficie terrestre e per la sicurezza. 

Cosmo SkyMed è il primo sistema di osservazione satellitare della Terra concepito per scopi duali, cioè civili e militari. I suoi quattro satelliti sono quattro "occhi" in grado di scrutare la Terra dallo spazio metro per metro, di giorno e di notte, con ogni condizione meteo. Per aiutare a prevedere frane e alluvioni, a coordinare i soccorsi in caso di terremoti o incendi, a controllare dall'alto le aree di crisi.

Sviluppato dall'Agenzia Spaziale Italiana in cooperazione con il Ministero della Difesa, COSMO SkyMed si basa su una costellazione di quattro satelliti identici, dotati di radar ad apertura sintetica (SAR) che lavorano in banda X (in grado quindi di vedere attraverso le nuvole e in assenza di luce solare). Il sistema è in grado di effettuare fino a 450 riprese al giorno della superficie terrestre, pari a 1.800 immagini radar, ogni 24 ore.

Il vero punto di forza di COSMO-Skymed è la straordinaria flessibilità di utilizzo. L'occhio del radar può operare in modalità spotlight (concentrandosi su un'area di pochi km quadrati, e osservandola con risoluzione fino al singolo metro), stripmap (osservando una striscia continua di superficie terrestre) o scanSAR (coprendo una regione di 200 km di lato). Brevissimi sono anche i tempi di risposta, cioè il tempo necessario per configurare la costellazione in modo da ottenere immagini dell'area desiderata: da 72 ore quando si opera in condizioni di routine, fino a meno di 18 ore in condizioni di emergenza. Altro punto di forza è il breve tempo di rivista (l'intervallo tra due passaggi sullo stesso punto), inferiore alle 12 ore, che consente di monitorare costantemente l'evoluzione della situazione in una particolare area. Attualmente, nessun sistema satellitare può vantare caratteristiche così avanzate.

La realizzazione di COSMO-SkyMed ha già consentito all'Italia importanti accordi internazionali nel campo dell'osservazione della Terra nell'ambito militare e civile, in particolare con la Francia e con l'Argentina. Con quest'ultimo paese l'Agenzia Spaziale Italiana ha in corso una collaborazione nel settore civile per la realizzazione del sistema SIASGE, Sistema Italo-Argentino di Satelliti per la Gestione delle Emergenze, nato nel 2005 da un accordo tra l'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e la sua omologa argentina (CONAE).

Il primo satellite della costellazione è stato lanciato il 7 giugno 2007 dalla base statunitense di Vandenberg, in California, da dove il 9 dicembre dello stesso anno è partito anche il secondo. Il terzo satellite è partito il 25 ottobre del 2008. Il sistema è stato completato il 5 novembre 2010 (il 6/11 in Italia) con il lancio del quarto ed ultimo satellite, sempre dalla base USA di Vanderberg, in California. E' attualmente in fase di sviluppo la seconda generazione di COSMO-SkyMed.

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Comitato Consultivo di esperti esterni all'Agenzia



Con decreto firmato il 20 febbraio 2015, il presidente dell’ASI Roberto Battiston  ha nominato un Comitato Consultivo di esperti esterni all’Agenzia, per le missioni COSMO-SkyMed di prima e seconda generazione (CSK e CSG). Il provvedimento dà seguito alla delibera in proposito licenziata dal CdA ASI il 14 novembre 2014.

Il Comitato, che comprende rappresentanti della comunità scientifica, dell’utenza istituzionale e dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), ha il compito di fornire valutazioni tecnico-scientifiche e supporto strategico, affiancando l’ASI durante lo sviluppo, l’implementazione e l’operatività delle missioni, a garanzia che esse riflettano i requisiti degli utenti e le loro evoluzioni.

L'organismo è composto da sette membri: il professor Pierfrancesco Lombardo e (presidente); il professor Bernardo De Bernardinis; il dottor Riccardo Lanari; il dottor Nuno Miranda; l’ingegner Paola Pagliara; il professor Claudio Prati; il dottorBetlem Rosich.

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Struttura industriale
Il Programma COSMO-SkyMed è stato sviluppato nel quadro di una politica industriale finalizzata alla più ampia e qualificata partecipazione e valorizzazione delle migliori competenze nazionali coinvolgendo anche le Piccole e Medie Imprese. La realizzazione del Programma è stata affidata al seguente team industriale: - Alenia Spazio S.p.A., ora Alcatel Alenia Space-Italia (AAS-I), nel ruolo di primo contraente, responsabile della fornitura "chiavi in mano" dell’intero Sistema. - Telespazio S.p.A. responsabile della realizzazione e fornitura del Segmento di Terra civile e militare, oltre che della infrastruttura di controllo della costellazione. - Un numero significativo di Piccole e Medie Imprese. - Un numero limitato di fornitori europei ed americani. 

Il sistema
Il Sistema COSMO-SkyMed include un Segmento Spaziale ed un Segmento di Terra. Il Segmento Spaziale è costituito da una costellazione di 4 satelliti equipaggiati con sensori SAR (radar ad apertura sintetica) ad alta risoluzione operanti in banda X e dotati di un sistema di acquisizione e trasmissione dati altamente flessibile ed innovativo. Il Segmento di Terra è composto da infrastrutture per la gestione ed il controllo dell’intera costellazione e per la ricezione, archiviazione, elaborazione e distribuzione dei prodotti. 

COSMO-SkyMed consente la copertura globale del nostro pianeta operando in qualsiasi condizione meteorologica e di illuminazione (giorno/notte) e fornisce immagini geolocate ad elevata risoluzione spaziale con tempi di risposta rapidi. 
Il Sistema COSMO-SkyMed è stato concepito come un sistema multi-missione in grado di integrarsi con altri sistemi spaziali allo scopo di soddisfare le esigenze di una vasta comunità di utenze. 
Il Sistema COSMO-SkyMed può operare in ognuna delle tre seguenti modalità:

RoutineModalità operativa nominale nella quale la pianificazione viene effettuata ogni 24 ore. 

CrisiModalità operativa nella quale la pianificazione viene effettuata ogni 12 ore. In tale modalità è possibile definire aree sulle quali tutte le richieste di ripresa hanno priorità assoluta. 

EmergenzaModalità operativa asincrona attivata in circostanze eccezionali al fine di ottenere un’acquisizione nel più breve tempo possibile. 

Il sistema COSMO-SkyMed è in grado di fornire, su scala planetaria, informazioni del tutto innovative per lo studio ed il controllo dell’ambiente; le caratteristiche peculiari della costellazione e del segmento di terra, la elevata qualità dei prodotti e la loro integrabilità con dati di diversa natura, satellitare e non, rendono possibili un crescente numero di applicazioni, con particolare riferimento alla prevenzione, al monitoraggio e alla gestione dei rischi naturali ed antropici. 

La possibilità di variare in tempi brevi la pianificazione delle acquisizioni sulla base delle richieste dell’utente finale, l’operatività in ogni condizione meteorologica e di illuminazione, gli intervalli temporali di rivisita di poche ore e la consegna dei prodotti elaborati in tempi rapidi, rendono COSMO–SkyMed particolarmente adatto a fornire importanti informazioni, specialmente durante la fase di crisi, a coloro che pianificano ed eseguono le operazioni di assistenza e soccorso e a chi si occupa della valutazione dei danni. 

La costellazione COSMO-SkyMed è capace di acquisire fino a 1800 immagini al giorno. 

Esempi di applicazioni 

La prevenzione e la gestione dei disastri ambientaliI dati e i prodotti forniti dal sistema COSMO–SkyMed rappresentano un valido e importante strumento per condurre studi sulle cause e sui fenomeni precursori dei disastri ambientali e per migliorare la capacità di monitoraggio e di valutazione dei danni nel caso ad esempio di frane, alluvioni, terremoti ed eruzioni vulcaniche. L’osservazione continua nel tempo di una determinata area, di giorno e di notte, anche in condizioni di copertura nuvolosa, consente di valutare le deformazioni superficiali del territorio, fornendo agli enti preposti alla gestione del rischio un nuovo e valido strumento di prevenzione e controllo. 

Il controllo degli oceani e delle coste I satelliti di COSMO-SkyMed permettono di ottenere informazioni in maniera continua e precisa sullo stato delle coste, dei mari e delle acque interne al fine di valutare fenomeni di erosione costiera e di inquinamento. Il sistema rappresenta inoltre un valido aiuto per il controllo del traffico marittimo. 

Il controllo delle risorse agricole e forestaliLa capacità dei satelliti COSMO-SkyMed di utilizzare sia in trasmissione che in ricezione segnali polarizzati orizzontalmente o verticalmente, permette di migliorare la classificazione dei terreni e il monitoraggio delle colture durante il ciclo di crescita, anche al fine di ottimizzare i raccolti. Di particolare interesse risulta la possibilità di controllo del patrimonio forestale e boschivo, la cui distruzione porta notevoli danni alla qualità dell’aria ed al pianeta terra. 

Il controllo degli edificiL’alta accuratezza geometrica delle immagini di COSMO-SkyMed e l’elevata risoluzione spaziale e temporale offrono un potente strumento per monitorare la presenza di nuovi insediamenti o opere e per tenere sotto controllo tutte quelle situazioni di abbassamento del suolo o sottosuolo che sono frequente causa di cedimenti strutturali e crolli. 

La cartografiaUna nuova cartografia tecnica e tematica ad alta risoluzione potrà essere realizzata grazie alle caratteristiche delle immagine fornite dal sistema COSMO-SkyMed. Di particolare rilievo risulta la realizzazione di un modello digitale tridimensionale del suolo ad elevata precisione che può essere utilizzato in una molteplicità di applicazioni.