La Nasa si è ritagliata uno spazio di primo piano nell'immaginario collettivo. Avventure nello spazio, satelliti spia, razzi lanciati verso nuovi mondi. Forse non tutti sanno però che mentre gli ingegneri pianificano un nuovo allunaggio, gli occhi sono ben piantati sulla Terra. L'Agenzia Spaziale Statunitense, infatti, ha giocato (e gioca) un ruolo importante nel progresso dell'agricoltura, anche europea.
Fu nel lontano 1972 che dalla rampa di lancio di Cape Canaveral fu lanciato nello spazio il primo satellite Landsat. Un apparecchio rivoluzionario per quel tempo, che aveva il compito di monitorare la Terra da una altitudine di 700 chilometri.
Gli obiettivi erano diversi, tra cui sorvegliare che cosa stavano facendo i russi in giro per il mondo. Ma uno degli scopi principali era fornire dati per il settore agricolo. Da quel lontano 1972 sono passati cinquanta anni e nel 2022 è stato messo in orbita il Landsat 9, con a bordo strumenti di rilevamento futuristici per gli Anni Settanta.
"La Nasa ha sempre lavorato per migliorare l'osservazione della Terra, per rafforzare la sicurezza alimentare, la stabilità dei mercati, la tutela dell'ambiente e la redditività degli agricoltori", ci racconta Alyssa Whitcraft, Executive director di Nasa Acres, il progetto della Nasa che mira a rendere disponibili al pubblico i dati Landsat in un formato più accessibile e facile da usare.
Nonostante il cognome, Alyssa Whitcraft è di origini italiane, i nonni erano infatti liguri
(Fonte foto: Nasa)
Inizialmente i dati Landsat, come quelli di altre costellazioni, non erano di dominio pubblico, anzi. Rappresentavano un asset strategico per gli Usa e venivano forniti a pagamento. Poi nel 2008 l'allora presidente Bush spinse per rendere tutte le immagini fruibili gratuitamente a ricercatori, aziende e governi di tutto il mondo.
"Ci si rese conto che a fronte di un investimento enorme per gestire il programma Landsat (parliamo di circa 100 milioni di dollari l'anno) i ricavi erano modesti, poiché solo pochi potevano permettersi di comprare le immagini. Così si decise di renderle disponibili gratuitamente e questo diede un grande impulso allo sviluppo di nuovi servizi, anche in agricoltura, e in generale alla crescita della space economy", sottolinea Alyssa Whitcraft, che incontriamo durante l'edizione londinese del World Agri-Tech Innovation Summit 2023, evento di cui AgroNotizie® è mediapartner.
All'inizio la Nasa spediva fisicamente cd e dvd in giro per il mondo, anche in alcuni Paesi africani. Poi, con l'arrivo di internet e della banda larga la condivisione dei dati è stata molto più facile ed oggi le immagini Landsat possono essere scaricate in tempo quasi reale.
Ma quali tipologie di dati raccolgono i satelliti Nasa? "Sui satelliti Landsat sono montati principalmente dei sensori multispettrali che raccolgono la luce riflessa dagli oggetti sulla superficie terrestre. Tali dati possono darci una indicazione sullo stato di salute di una coltura, ma sono anche utili per distinguere in maniera automatica i terreni coltivati dalle foreste o dalle città. Oppure per sapere se un suolo è stato lavorato oppure no o una foresta disboscata".
Le immagini multispettrali della Nasa, unite a quelle dell'Esa, l'Agenzia Spaziale Europea, sono in grado di fornire a chi sviluppa software per l'agricoltura una buona copertura del nostro pianeta. I Landsat passano su uno stesso punto della Terra ogni sedici giorni, mentre il Sentinel 2 appena ogni quattro giorni. Mentre se si guarda alla risoluzione i satelliti Nasa acquisiscono immagini con una risoluzione di 30 metri, mentre quelli europei di 10 metri.
"La nostra risoluzione permette un utilizzo in agricoltura perfetto per tutte le coltivazioni di campo aperto, come il mais o il frumento. Ma può essere utile anche per colture specializzate, come le orticole, in quanto le perturbazioni al segnale causate da un evento avverso, come uno stress idrico o biotico, sono rilevabili e possono mettere in allerta l'agricoltore".
Sebbene la costellazione Landsat rappresenti la principale fonte di dati per il settore agricolo, la Nasa ha lanciato nello spazio un gran numero di altri satelliti che possono fornire dati preziosi. Un esempio sono i sensori Modis montati sui satelliti Terra e Aqua della Nasa, lanciati rispettivamente nel 1999 e 2022.
Modis, acronimo di Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, è un sensore multispettrale che acquisisce immagini della Terra in trentasei bande spettrali, che coprono un intervallo di lunghezze d'onda da 0,4 a 14,4 μm. Si tratta di sensori che riescono ad acquisire dati su una banda più ampia dei satelliti Landsat, tuttavia, a fronte di una frequenza di appena due giorni, hanno una risoluzione di 250 metri.
"I satelliti Terra e Aqua non sono nati per fornire dati al settore agricolo, ma possono comunque inviare informazioni preziose, di qualità elevatissima. Sono ad esempio utili per monitorare le condizioni delle colture, fare previsioni sui raccolti o consentire una migliore gestione delle risorse idriche", sottolinea Alyssa Whitcraft.
Altro sensore utile al settore primario è Viirs, acronimo di Visible Infrared Imaging Radiometer Suite. Si tratta di un sensore multispettrale a bordo del satellite Suomi NPP della Nasa che acquisisce immagini della Terra in ventidue bande spettrali, che coprono un intervallo di lunghezze d'onda da 0,41 a 12,5 μm. La risoluzione è di 375 metri, mentre la frequenza di passaggio è di circa un giorno.
Focus sui sensori
(Fonte foto: AgroNotizie®)
Ma la nuova frontiera è rappresentata dai sensori iperspettrali, in grado cioè di catturare la luce riflessa su un numero di bande elevato. Se l'Esa ha lanciato nel 2020 Prisma, la Nasa ha invece in orbita Hyperion, un sensore a bordo del satellite EO-1. Si tratta di un satellite sperimentale, lanciato nel 2000 e dismesso nel 2017, che aveva lo scopo di validare alcune nuove tecnologie. Hyperion acquisiva immagini della Terra in 242 bande spettrali, che coprono un intervallo di lunghezze d'onda da 0,4 a 2,5 μm.
"Oltre ai programmi che la Nasa opera in maniera autonoma o con l'Usgs, United States Geological Survey, lavoriamo a stretto contatto anche con l'Esa e con altre agenzie spaziali, come ad esempio quelle del Sud Africa, dell'India o del Brasile", ci racconta Alyssa Whitcraft. "Il nostro lavoro è sempre a livello di cooperazione scientifica e per noi l'obiettivo è quello di far progredire lo sviluppo tecnologico e la conoscenza del nostro pianeta. Non vi è dunque competizione con le agenzie di altri Stati né con il settore privato, con il quale lavoriamo spesso insieme".
Se infatti la Nasa, come l'Esa, porta avanti programmi scientifici di ampio respiro, con investimenti milionari su satelliti di grandi dimensioni, ci sono sempre più compagnie che invece lanciano piccoli satelliti in orbita per raccogliere immagini a risoluzioni elevate, nell'ordine di pochi centimetri, oppure per abilitare nuovi servizi. Un esempio è Starlink, la costellazione di oltre 5mila satelliti voluta da Elon Musk per la connettività internet, oppure Planet, che invece fornisce immagini ad alta risoluzione anche per il settore agricolo. O ancora Apogeo Space, che si occupa di connettività Iot.
E quale sarà il ruolo dei satelliti nel futuro dell'agricoltura? "È una domanda di difficile risposta. Se nel 1965 avessero fatto la stessa domanda ad un mio collega probabilmente avrebbe risposto che i satelliti avrebbero rivoluzionato completamente il settore. Oggi sappiamo che non è andata così, anche se i sensori che abbiamo in orbita ci forniscono tantissime informazioni. Credo che nel futuro i satelliti ci saranno sempre più utili e che aiuteranno gli agricoltori a risparmiare tempo e a gestire ancora meglio i propri campi. Ma alla fine servirà sempre qualcuno che metta gli scarponi sul terreno", conclude Alyssa Whitcraft.
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