Llancen a l’espai dos nanosatèl·lits de l’IEEC – UPC per estudiar les regions polars amb ajuda de la intel·ligència artificial

Un investigador de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) al Grup de Recerca de Ciències i Tecnologies de l’Espai (CTE, UPC) dirigeix la missió.

La missió analitzarà el gel i l’humitat del sòl amb sistemes avançats de teledetecció de microones i imatges hiperespectrals i tèrmiques en alta resolució. 

Dins el marc de la missió es posarà en òrbita, per primera vegada, el demostrador tecnològic Phi-Sat-1 — promogut per l’ESA — per detectar la presència de núvols a imatges mitjançant intel·ligència artificial.

Avui, 2 de setembre de 2020 a les 03:51 Hora Central Europea (CET), el coet Vega SSMS de l’Agència Espacial Europea (ESA) llançarà a l’espai dos petits satèl·lits des del port espacial europeu de Kourou (Guaiana francesa). Els nanosatèl·lits han estat desenvolupats al NanoSat Lab de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) per dur a terme la missió ‘FSSCat: Federated Satellite System 6U tandem mission for sea ice and soil moisture monitoring’, ganadora al 2017 del “Sentinel Small Satellite (S^3) Challenge Award” i de la “Copernicus Masters Competition” [1].

La missió té com a objectiu principal monitoritzar el gel polar i la humitat del sòl, alhora que s’assajaran sistemes de comunicació entre nanosatèl·lits, de cara a crear una futura xarxa de satèl·lits federats. L’augment de la temperatura al Pol Nord té un gran impacte arreu del planeta, tant des del punt de vista ecològic com econòmic. És per això fa que resulta de gran importància registrar i analitzar els efectes del canvi climàtic al gruix de la neu i de les capes de gel. 

A bord viatja el projecte Phi-Sat-1 — el primer que es posa en òrbita per experimentar l’ús de la intel·ligència artificial a l’espai —   promogut pel departament Phi-Lab de l’ESA. El projecte detectarà la presència de núvols a les imatges generades i destriarà les que no tenen prou qualitat. 

L’Adriano Camps, investigador de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), director del NanoSat Lab de la Universitat Politècnica de Catalunya· BarcelonaTech (UPC) i coordinador científic de la Unitat María de Maeztu CommSensLab-UPC, dirigeix la missió FSSCat [2] que consisteix en dos petits satèl·lits del tipus CubeSats, anomenats ³Cat-5/A i ³Cat-5/B, que transporten equipament científic abord per analitzar la humitat del sòl  — una variable crucial per a l'agricultura, estudis de desertificació o calcular els índexs de riscos d'incendi — així com l’extensió i el gruix de la neu i del gel a les regions polars, paràmetres fonamentals per a la navegació marítima i per seguir l’evolució del canvi climàtic. 

Caption: Els dos nanosatèl·lits de la missió FSSCat desenvolupats al NanoSat Lab (IEEC – UPC). 
Credits: UPC – ESA

Aquesta missió preveu millorar la resolució espacial actual dels mapes d’humitat del terreny, combinant instrumentació de darrera generació de microones, creada al NanoSat Lab de la UPC, i òptica hiperespectral, desenvolupada per l’empresa Cosine dels Països Baixos. El NanoSat Lab és un laboratori de la UPC vinculat a l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona (ETSETB) i al Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions i que compta amb el suport de l’IEEC. 

Algunes de les tècniques innovadores que viatgen en la missió han estat desenvolupades prèviament per la UPC i l’Institut de Ciències del Mar del Centre Superior d’Investigacions Científiques (CSIC), amb el suport de l’IEEC, en el marc de la missió ‘Soil Moisture Ocean Salinity (SMOS)’, així com de DEIMOS Engenharia, una tecnologia que ha anat evolucionant en el marc d’altres missions de l’ESA i de projectes nacionals i europeus. Tot aquest coneixement es recull ara en la càrrega útil ‘flexible’ de microones (FMPL-2) [3] que viatja en un dels ³Cat de la missió. 

Aquesta missió comprovarà, a més, el nou concepte de ‘missió federada’, ideat pel professor Alessandro Golkar, en la qual l’objectiu de la missió es comparteix entre diversos satèl·lits. En aquest cas, els satèl·lits estaran separats entre ells fins a una distància de 1.000 quilòmetres. 

Així mateix, els petits satèl·lits es comunicaran entre ells mitjançant feixos de làser òptics, una tecnologia avançada que permet transmetre grans volums d'informació amb menys interferències que les que es produeixen en els enllaços radioelèctrics entre els satèl·lits actuals. Aquest sistema és fonamental per establir xarxes de satèl·lits robustes fiables a l'espai i fins ara només s’ha provat en els satèl·lits grans. 

La missió porta a bord l’experiment del sistema de satèl·lit federat (FSSExp), basat en un sistema de comunicació ràdio UHF entre satèl·lits, que abasta fins a un màxim de 1.000 quilòmetres [4]. Aquesta tecnologia s’ha validat recentment, de manera experimental, amb tres globus estratosfèrics que han compartit les capacitats per registrar i descarregar les dades adquirides a l’estació base. 

El 3Cat-5/B porta una càrrega útil òptica hiperespectral anomenada HyperScout-2 que capta i processa informació en las bandes visible, infraroig proper i tèrmic de l’espectre electromagnètic. Les imatges hiperespectral i tèrmica en alta resolució es poden fer servir per estimar efectes com les illes de calor urbanes, detectar vessaments de petroli, monitoritzar incendis o la qualitat de l’aigua i, combinades amb l’FMPL-2, per obtenir mapes d’humitat del terreny a més alta resolució.

La recepció de les dades registrades pel ³Cat-5/A es farà dos cops cop al dia mitjançant una estació de seguiment que té la UPC a l’Observatori Astronòmic del Montsec de l’IEEC, a Sant Esteve de la Sarga (Lleida) [5].  

Notes

[1] La missió neix d’un projecte presentat al “Sentinel Small Sat (S^3) Challenge Award” de l’ESA pels investigadors Adriano Camps i Alessandro Golkar, professor visitant procedent de l’Institut Skoltech de Rússia. Al novembre de 2017 el projecte va guanyar el premi, resultant distingit d’entre un total de 39 equips d’arreu del món en la categoria més important dels “Copernicus Masters Challenge Awards”. 

[2] La missió final FSSCat s’ha desenvolupat juntament amb l’empresa DEIMOS Engenharia — branca portuguesa de la internacional Elecnor Deimos —, l’estonia Golbriak Space OÜ, l’holandesa Cosine Remote Sensing i la italiana Tyvak International, i ha comptat amb el suport tècnic i la supervisió de l’ESA. 

[3] L’instrument FMPL-2 s’ha desenvolupat en el marc de la tesi doctoral de  Joan Francesc Muñoz, i l’antena receptora, per part de l’estudiant de doctorat Lara Fernández, ambdós titulats del màster universitari en Enginyeria de Telecomunicació de la UPC.

[4] Aquesta tecnologia és fruit de la recerca de l’estudiant de doctorat del NanoSat Lab Joan Adrià Ruiz de Azua, també titulat del màster universitari en Enginyeria de Telecomunicació de la UPC. 

[5] L’estació fou instal·lada a partir de la recerca del doctorand Adrián Pérez, també titulat del màster universitari en  Enginyeria de Telecomunicació de la UPC, i del treball de fi de grau de l’estudiant  Aina García, de la Facultat d’Informàtica de Barcelona (FIB) de la mateixa universitat.

Enllaços
– IEEC
– UPC
– NanoSat Lab
– Missió FSSCat
– IEEC – Observatori Astronòmic del Montsec 
– Detalls del llançament
– Un projecte de l’UPC rep el premi ‘Sentinel Small Satellite Challenge' de l’ESA (11/08/2017)
 
Més informació

L’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) promou i coordina la recerca i el desenvolupament tecnològic espacial a Catalunya en benefici de la societat. L’IEEC fomenta les col·laboracions tant a nivell local com mundial, i és un eficient agent de transferència de coneixement, innovació i tecnologia.  Com a resultat de més de 20 anys de recerca d’alta qualitat, duta a terme en col·laboració amb les principals organitzacions internacionals, l’IEEC es troba entre els millors centres d’investigació internacionals centrats en àrees com: l’astrofísica, la cosmologia, les ciències planetàries i l’observació de la Terra. La divisió d’enginyeria de l’IEEC desenvolupa instrumentació per a projectes terrestres i espacials, i té una àmplia experiència treballant amb organitzacions privades i públiques del sector aeroespacial així com altres sectors d’innovació.   

L’IEEC és una fundació privada sense ànim de lucre regida per un Patronat compost per la Generalitat de Catalunya i unes altres quatre institucions amb una unitat científica cadascuna, que en conjunt constitueixen el nucli de l’activitat d’I+D de l’IEEC: la Universitat de Barcelona (UB) amb la unitat científica ICCUB – Institut de Ciències del Cosmos; la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) amb la unitat científica CERES – Centre d’Estudis i Recerca Espacials; la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) amb la unitat científica CTE – Grup de Recerca en Ciències i Tecnologies de l’Espai; i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) amb la unitat científica ICE – Institut de Ciències de l’Espai. L’IEEC està integrat en la xarxa CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).

Contactes

Oficina de Comunicació de l'IEEC
Barcelona, Espanya
Ana Montaner Pizà
Correu electrònic: comunicacio@ieec.cat 

Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC)
Grup de Recerca en Ciències i Tecnologies de l’Espai (CTE) 
Barcelona, Espanya
Adriano Camps
Correu electrònic: camps@tsc.upc.edu