مروری بر ارزیابی عملکرد تاسواره‌ها در مأموریت‌های سنجش ‌از دور

نویسندگان

1 گروه مهندسی ماهواره، دانشکده فناوری‌های نوین، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

2 گروه مهندسی برق، دانشگاه ابیه‌دو، خیخن، اسپانیا

doi
10.22061/jrsgr.2022.1947
چکیده

پیشینه و اهداف: سنجش ‌از دور شامل جمع‌آوری اطلاعات در مورد ویژگی­های فیزیکی، شیمیایی و زیستی اهداف روی سطح زمین است. در دهه‌ی اخیر، تاسواره­ها (CubeSats) از ابزارهای آموزشی محض به سکوهای استاندارد و ارزان‌قیمت برای نمایش فناوری و قرارگیری محموله­های علمی- تحقیقاتی در مدار زمین تبدیل ‌شده‌اند. تاسواره، به ‌نوعی از ماهواره‌های کوچک متشکل از واحدهای مکعب‌ شکل در ابعاد ۱۰×۱۰×۱۰ سانتیمتر مکعب و وزنی در حدود 3/1 کیلوگرم گفته می­شود. استفاده از فناوری نانو برای کوچک‌سازی قطعات الکترونیکی با کیفیت فضایی، کاهش هزینه و زمان برای توسعه‌ی فناوری­های مرتبط با ساخت محموله و باس ماهواره و امکان قرارگیری منظومه­ای از ماهواره­های تاسواره در مدار تنها با یک پرتاب، ازجمله مزایایی است که شرکت­ها و سازمآن‌های فضایی را نسبت به طراحی و ساخت این‌گونه ماهواره ترغیب نموده است.روش‌ها‌: در این مطالعه، به مرور مشخصات فنی، توانایی­ها، کاربردها و محدودیت­های تاسواره برای مأموریت­های مشاهدات زمین پرداخته می­شود تا با ارزیابی این مأموریت­ها بتوان چشم‌انداز روشنی برای آینده‌ی کاربری­های سنجش‌ از دوردر کشور، متصور شد. در ابتدا، گزارشی از توسعه و مأموریت‌های جدید تاسواره­های سازمآن‌های فضایی، دانشگاه­ها و شرکت­های خصوصی ارائه می­گردد. پس از مروری جامع با دید سامانه بر توانمندی باس تاسواره و محدودیت­های بالقوه و اثرات آن بر روی مأموریت­های مشاهدات زمین، به کاربردهای تاسواره پرداخته می­شود. درنهایت، این نتایج با الزامات فنی مأموریت­های مشاهدات زمین مقایسه شده و توانمندی ماهواره­های تاسواره برای انجام این مأموریت­ها ارزیابی می­شود. بر این اساس، امکان انجام چندین مأموریت مشاهدات زمین توسط ماهواره­های تاسواره شناسایی شده که به‌صورت بالقوه با توانمندی­های این نوع ماهواره سازگار می­باشند.یافته‌ها: منظومه­های تاسواره، حجم زیادی از تصاویر ماهواره­ای را به زمین ارسال می­کنند که خود موجب شکل‌گیری کلان داده‌ی سنجش ‌از دوری شده و بنابراین نیازمند به‌کارگیری هوش مصنوعی برای محاسبه، پردازش و ذخیره‌ی کلان داده­ها است. قیمت پایین، ابعاد کوچک، چرخه‌ی تولید و توسعه در زمان کوتاه و کاهش زمان دید مجدد، یکی از مهم‌ترین مزایای تاسواره­ها است که پایش مخاطرات طبیعی و نظارت مستمر بر محیط ‌زیست را میسر کرده است. علاوه بر معماری ساده و کاهش هزینه­های توسعه و پرتاب تاسواره­ها، نیاز به سرمایه‌گذاری کمتر نیز، امکان مشارکت شرکت­های خصوصی و دانشگاه­ها در مأموریت­های فضایی را فراهم نموده است. در کنار نقاط قوت منظومه‌ی­ تاسواره­های مشاهدات زمین، می­توان به توان تفکیک رادیومتریک پایین، کاهش نسبت سیگنال به نویز و درنتیجه کاهش کیفیت تصویر در مدارات غیرخورشید آهنگ، تفکیک‌پذیری طیفی پایین و وابستگی به تصاویر ماهواره‌های بزرگ و تصاویر پهپادی، به عنوان نقاط ضعف کنونی آن‌ها اشاره کرد.نتیجه‌گیری: پایش به‌هنگام سوانح طبیعی، آتش‌سوزی جنگل‌ها و طغیان رودخانه‌ها از جمله کاربردهای اصلی تاسواره‌ها می‌باشد که به دلیل توان تفکیک زمانی بالای منظومه‌های تاسواره، این امکان فراهم شده است. همچنین، پایش بیابان‌زایی، پایش خشکسالی، پایش تغییرات اقلیمی و بررسی اثرات آن بر کاهش یخچال‌های طبیعی، ردیابی فعالیت‌های بشر و تأثیرات زیست‌محیطی و اقتصادی آن، بررسی آلودگی نوری شهرها، گسترش شهرها، تخمین قیمت مسکن و پایش حاشیه‌نشینی در شهرهای بزرگ، از دیگر کاربردهای منظومه‌های تاسواره می‌باشد. در حال حاضر، از تصاویر این منظومه‌ها به‌عنوان مکمل تصاویر ماهواره‌های بزرگ برای بهبود توان تفکیک زمانی و رؤیت مناطق خاص در یک محدوده‌ی زمانی خاص از شبانه‌روز استفاده می‌شود.