"Dalla pandemia al climate change, i satelliti europei sono le Sentinelle del Pianeta"

Le hanno chiamate Sentinelle, il motivo è ormai chiaro a tutti. Sorvegliano dall’alto e ci avvertono dei pericoli. Sono i satelliti della costellazione Copernicus, sette in tutto, 16 in arrivo nei prossimi anni, che monitorano dall’orbita lo stato e l’evoluzione del nostro Pianeta. È successo anche durante la pandemia, dallo spazio una delle sonde ha osservato lo stop delle attività, del traffico, e dell’inquinamento. Che ora però è tornato ai livelli degli anni scorsi. Secondo Simonetta Cheli, capo dello Strategy, Programme and Coordination Office nel settore osservazione della Terra dell’Agenzia spaziale europea (Esa), creando un “gemello digitale del nostro Pianeta” attraverso il quale monitoriamo il “climate change e la qualità dell’atmosfera, ma anche per riuscire a prevedere catastrofi naturali”. Una molte di dati enorme che crescerà sempre più nel futuro. A disposizione delle aziende per creare servizi innovativi, dall’irrigazione dei campi da golf all’agricoltura sostenibile, in piena ottica New space economy.

Come potranno in futuro i satelliti aiutarci a prevedere eventi violenti alimentati anche dal riscaldamento globale e, in generale, dai cambiamenti climatici?

Esiste una nuova iniziativa promossa dal Direttore generale dell’Esa, Josef Aschbacher con l’Ecmwf (il Centro europeo per le previsioni meteo a medio termine ndr), che con grossi centri di calcolo può creare un digital twin, il gemello digitale del nostro Pianeta, per integrare volumi enormi di dati su climate change e qualità dell’atmosfera, ma anche per riuscire a prevedere catastrofi naturali. Noi operiamo i satelliti, archiviamo e distribuiamo i dati agli utenti.

Proprio il nuovo direttore generale, Aschbacher, ha detto che lavorerà per una maggior collaborazione con l’Unione europea.

Già dall’inizio del mandato il nuovo direttore generale ha subito preso una posizione di rafforzamento dei rapporti con la Commissione, ha visto il commissario francese Breton, che ha la delega allo spazio, e hanno firmato una lettera congiunta sulle ambizioni della collaborazione tra Esa e la Commissione. Il Green deal europeo è la priorità, per centrare gli obiettivi degli accordi di Parigi sulle emissioni di CO₂ e il contenimento della temperatura. Le tecnologie satellitari saranno fondamentali. Tra le nuove Sentinelle, i satelliti della costellazione europea Copernicus per l’osservazione della Terra, ne stiamo sviluppando una per misurare l’anidride carbonica in atmosfera di origine antropogenica.

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Parliamo allora delle future Sentinelle.

Tutti i contratti di partenza sono stati firmati, e l’Italia è capo commessa per due di queste: RosL (Radar observing system for europe L band, Sentinel-12) che ha un radar per valutare lo stato delle foreste e dell’artico, e per catastrofi naturali (il radar a banda L è in grado di individuare per esempio fuoriuscite di petrolio sulla superficie del mare ndr). E Cimr (Copernicus imaging microwave radiometer, Sentinel-11), che ha uno scanner, un radiometro a microonde per il monitoraggio dei mari e del ghiaccio marino. In più, l’Italia contribuisce a una terza missione Chime (Copernicus  hyperspectral  imaging  mission for  the environment, Sentinel-10) per supportare l’agricoltura di precisione e la biodiversità. Il budget totale con approvazione multiannuale 2021-2027 è di 14,3 miliardi di euro. Che però ancora non è sufficiente per coprire necessità per tutte le missioni, mancano due miliardi che, formalmente, dovrebbero venire dall’Unione europea. Le industrie possono beneficiare dei finanziamenti Esa ma anche nazionali a supporto. Entro settembre ci aspettiamo di garantire il programma.

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Una delle Sentinelle, durante la Pandemia, ci ha restituito un quadro molto chiaro delle attività umane.

Sì, Sentinel 5P durante la crisi dovuta al Covid, ha fornito informazioni essenziali grazie al suo strumento, Tropomi, che misura il diossido di azoto, un gas in atmosfera che ci dà informazioni sulla qualità dell’aria ed è legato al traffico nelle città ma anche alle attività produttive ed economiche. Durante la chiusura c'era stato un arresto. In particolare sono state diffusi i valori che riguardavano l’Europa, grandi città come Parigi, Milano e Madrid. Ma anche la Cina. Il confronto tra le medie mensili di marzo 2020 rispetto all’anno precedente hanno mostrato un calo del 50%, mentre è recente la misurazione che mostra un nuovo aumento.

L'ultima è Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich, lanciata a novembre 2020 a in testa a un razzo SpaceX, che aiuto ci darà?

Sentinel-6 è dedicata a studiare l’innalzamento degli oceani con un altimetro precisissimo. Un contributo importante per il monitoraggio del climate change, (pensiamo alle popolazioni che vivono sulle coste, minacciate dal livello che sale, ndr) ma non è l’ultimo della serie, ce ne sono molti altri in pista da lanciare.

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Nel 2021 non è più solo l'immagine che conta, come fu ai primordi. C'è molto altro. Com’è evoluta l’osservazione della Terra da satellite?

Quando parliamo di osservazione della Terra da satellite non parliamo più solo di foto dall'alto, abbiamo strumenti di grande precisione che ci restituiscono molto di più. Per esempio un’immagine ci racconta la salute della Terra, ma in 13 bande diverse, si vedono aspetti diversi della realtà. E ci mostrano anche cose che noi non vediamo, parliamo dell’inquinamento dell’aria, vediamo attraverso le nuvole. I satelliti hanno strumenti molto più potenti, di tipo qualitativo, sull’evoluzione e sullo stato del Pianeta e dell’ambiente. Lo fanno con sempre maggiore precisione, perché ce ne sono molti di più in orbita, con una ripetitività sulle stesse regioni sempre maggiore. E in combinazione con le osservazioni di agenzie spaziali diverse perché c’è grande collaborazione e focalizzazione e attenzione più precisa a diverse tematiche. Abbiamo grossi volumi di dati che si possono analizzare con tecnologie, come l’intelligenza artificiale e il machine learning, che in origine non fanno parte del mondo spaziale ma ora ne sono parte integrante.

Di che volume di dati parliamo?

Parliamo di circa 250 terabyte di dati ogni giorno, utilizzabili da tutta la comunità scientifica e ma anche dalle aziende per creare valore aggiunto e servizi.

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Di quale “flotta” dispone in questo momento l’Europa?

Il primo satellite europeo per l’osservazione della Terra fu lanciato nel 1991, era Ers-1. Oggi abbiamo 16 satelliti operativi e 37 satelliti in fase di sviluppo. Altri 15 in preparazione. L’Europa oggi è al top. Possiede il programma Copernicus, dell’Esa e della Commissione europea: il più importante come dimensione, numero di satelliti (sette) e  volume di dati al mondo. E poi ci sono i satelliti del programma scientifico Explorer e quelli meteo con Eumetsat. Tre filiere di attività importanti, soprattutto negli ultimi cinque anni. La prima Sentinella del programma Copernicus è stata lanciata nel 2014. Da allora Copernicus è operativo e supporta servizi concreti.

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Possiamo raccontare in breve che cosa “vedono” dall’alto le Sentinelle?

Sentinel 1a e b ogni tre giorni passano sulla stessa zona e osservano con un radar costruito da Thales Alenia Space in Italia, quindi riescono a guardare attraverso nuvole, soprattutto per monitorare le aree verdi, in particolar modo le zone tropicali, e forniscono dati sull’evoluzione delle foreste, misurano lo spessore dei ghiacci per lunghi periodi di tempo: informazioni essenziali per comprendere il climate change, soprattutto nelle due aree del Pianeta più sensibili: Artico e Antartico. Anche la coppia Sentinel 2 è operativa, osservano dall’orbita con un sensore ottico a 13 bande per guardare tutto ciò che è terrestre: foreste ma anche copertura agricola e quindi utilizzo del terreno e lo stato del suolo. Sentinel 3 riguarda invece lo stato degli oceani, ne misurano l'aumento del livello che per metà è dovuto al riscaldamento globale e per metà allo scioglimento ghiacci, con vari parametri che vanno dalla temperatura all’altezza alle correnti

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Ogni giorno centinaia di terabyte di dati, in futuro saranno sempre di più. Cosa possiamo dire sulla capacità di calcolo per gestirli e trasformarli in prodotti e servizi utili?

L’Esa non ha expertise come centro di calcolo. Fa integrazione di dati oppure, con il Phi Lab, si testano grossi volumi di dati su una tematica. È un centro di innovazione e validazione con Intelligenza artificiale, un incubatore per progetti di aziende, un po’ la nostra Silicon valley, che si trova all'Esrin di Frascati. Grazie a questo, per fare un esempio, una società di assicurazione usa i dati satellitari per la stima del danno della grandine al suolo.

Aeolus è uno dei satelliti scientifici, sperimentali, non fa parte di Copernicus ma la sua capacità di misurare i venti dall’orbita è già preziosa.

Aeolus è nato per validare alcune tecnologie ma ha già un utilizzo operativo. È stato lanciato nell’agosto del 2018 e già a gennaio dello scorso anno l’Ecmwf ha dichiarato che le previsioni meteo a medio e lungo termine sono migliorate in maniera impressionante anche grazie ad Aeolus, integrando i suoi dati sui profili verticali dei venti è diventato un elemento fondamentale. Le missioni a valenza scientifica vanno al di là di obiettivi scientifici iniziali. È stato il caso di Smos, che misura l’umidità del terreno. Lo hanno usato il dipartimento dell’Agricoltura americano, per servizi di bene pubblico, ma anche società in Spagna e Germania per dosare e razionalizzare l’uso di pesticidi.

Quali indicazioni si possono ricavare per amministratori e policy maker?

Possono progettare l’evoluzione delle città, conoscendo le aree verdi sviluppare la pianificazione urbana grazie al monitoraggio ambientale. L’Agenzia europea per l’Ambiente utilizza i dati sulla qualità dell’aria, che confronta con quelli misurati al suolo, e sulla copertura delle foreste, per i rapporti sullo stato dell’ambiente. Solo per citare alcuni esempi.

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Sappiamo che ci sono applicazioni che si possono sviluppare anche dal lato business, in ottica New space economy.

Con i nostri dati si possono inventare nuovi servizi, chi ha più idee ben venga. Un incubatore di imprese del Lazio, Tecnopolo Tiburtino, ha validato l’uso dei dati delle Sentinelle per promuovere un servizio di controllo dei campi da golf che consiglia dove irrigare e dove no rispetto alla mancanza di irroramento del prato. Ma gli esempi sono molti. In Inghilterra i pescatori usano il dato satellitare direttamente in barca, scaricando i file con la temperatura acqua e altri parametri per sapere dove pescare. I tipi di servizio e il valore aggiunto sono in mano alle aziende, che possono scaricare gratuitamente i dati dal web e renderli vendibili. La cosa interessante, per chi sviluppa servizi, anche in collaborazione con Esa, è la possibilità di toccare un mercato più largo di quello nazionale. L’Esa in questo caso è un broker che supporta la competitività delle aziende. Studi economici di alcuni anni fa dicono che un euro investito in Copernicus ne rende dieci, ora probabilmente anche di più.

Con tutte queste tecnologie e dati a disposizione, ormai da diversi anni, sembra che i decisori non abbiano ancora reso molto efficaci gli sforzi per contenere la crisi climatica e il global warming. Lei è ottimista?

Da 30 anni lavoro all'Esa e ho visto un contesto europeo di grande collaborazione, grandi avanzamenti e successi. La tecnologia evolve molto velocemente, è in continuo adattamento, e si integra con il comparto scientifico e industriale. Tutti ora usiamo la tecnologia di posizionamento europea Galileo per muoverci, consultiamo le previsioni meteo, e nemmeno ci rendiamo conto che arrivano dallo spazio. L’importante, in tutto questo, è il beneficio per il cittadino. Quando sono entrata in Esa non avevamo nemmeno un satellite. Non posso che essere ottimista.