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Dall’ESA arriva il via libera per FORUM, il satellite che “vede” la Terra nel lontano infrarosso

Approvata dall’Agenzia Spaziale Europea, la missione satellitare è stata realizzata con il contributo di ricercatori dell’Università di Bologna. Misurando la radiazione emessa nel lontano infrarosso dal nostro pianeta, permetterà di comprendere meglio i meccanismi che regolano i processi alla base del cambiamento climatico


La missione satellitare FORUM (Far-Infrared Outgoing Radiation Understanding and Monitoring) è stata selezionata dall'Agenzia Spaziale Europea (ESA) per essere la prossima Earth Explorer Mission. La missione è frutto di una collaborazione internazionale a forte presenza italiana che include il CNR, l’Università degli Studi della Basilicata e l’Università di Bologna, ed è supportata dall'Agenzia Spaziale Italiana.

Obiettivo della missione sarà misurare le onde elettromagnetiche emesse dal nostro pianeta verso lo spazio nel lontano infrarosso (far-infrared, tra i 15 e 100 micrometri di lunghezza d’onda) e mai osservate in precedenza da satellite, nonostante questo intervallo spettrale contenga circa il 50% dell'energia termica in uscita dalla Terra. Queste osservazioni consentiranno di migliorare la nostra conoscenza di alcuni dei protagonisti principali del bilancio energetico terrestre, tra cui il vapor acqueo, le nubi di ghiaccio e le superfici polari, e di studiare come questi interagiscono fra loro amplificando o diminuendo il cambiamento climatico.

Il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Bologna è nel comitato promotore del progetto fin dalla sua nascita nel 2017, e ha giocato un ruolo importante nella fase competitiva di preparazione scientifica e industriale di FORUM, partecipando agli studi di fattibilità realizzati nei mesi scorsi. Con l’approvazione da parte dall'Agenzia Spaziale Europea, si passerà ora alla fase di implementazione, il cui avvio è previsto entro la fine dell’anno e che porterà fino al lancio del satellite, in programma per il 2026.
videoEARTH EXPLORER E IL LIVING PLANET PROGRAMME
Le missioni Earth Explorer dell’Agenzia Spaziale Europea sono pensate per migliorare la nostra comprensione della Terra. Si tratta di satelliti lanciati in orbita per studiare le diverse componenti del nostro pianeta – dall'atmosfera alla biosfera, dall'idrosfera alla criosfera, fino alla struttura interna – e indagare in che modo sono tra loro intrecciate.

I dati raccolti vanno ad alimentare il Living Planet Programme dell’ESA, che comprende anche la rete di satelliti meteorologici europei (Eumetsat) e le missioni Copernicus Sentinel, dedicate al monitoraggio ed alla costruzione di database di misure riguardanti i principali parametri climatici. L’unione di tutti questi strumenti permette di ottenere un gran numero di informazioni sulla vita del nostro pianeta e i cambiamenti che avvengono sulla sua superficie e nell'atmosfera. Informazioni grazie alle quali è possibile produrre previsioni sempre più accurate e ideare azioni efficaci per la protezione e la sostenibilità dell’ambiente terrestre.

Grazie a FORUM si potrà ottenere per la prima volta un’osservazione dallo spazio dell’intero spettro della radiazione infrarossa terrestre (Immagine: Eumetsat)


FORUM E GLI INFRAROSSI LONTANI
È in questo contesto che si inserisce il progetto FORUM, un satellite pensato per monitorare e misurare le radiazioni elettromagnetiche emesse dalla Terra verso lo spazio nella lunghezza d'onda degli infrarossi lontani. Le misurazioni realizzate da FORUM (tra 6 e 100 micrometri) andranno ad affiancarsi a quelle di un altro sensore, IASI-NG, che analizzerà invece gli infrarossi medi misurando lo spettro tra 3,6 e 15,5 micrometri. In questo modo, per la prima volta, si potrà ottenere un’osservazione dallo spazio dell’intero spettro della radiazione infrarossa terrestre: è infatti attraverso la perdita di questa energia verso lo spazio che il nostro pianeta compensa il guadagno energetico proveniente dalla radiazione solare, mantenendo l’equilibrio termico che definisce il clima terrestre.

Le onde elettromagnetiche emesse nel lontano infrarosso dalla superficie e dall'atmosfera costituiscono una grande percentuale dell’energia totale uscente dal sistema Terra, anche oltre il 50% in alcune condizioni atmosferiche. Questa radiazione è fortemente influenzata dal vapor acqueo e dalle nubi di ghiaccio tra cui i cirri che sono nubi molto alte e sottili e di difficile identificazione.

“Il lontano infrarosso è una banda spettrale in cui la Terra emette una notevole quantità di energia che dopo vari processi esce verso lo spazio, bilanciando così l’energia solare in ingresso e rendendo il nostro pianeta un luogo adatto alla vita”, spiega Tiziano Maestri, ricercatore dell'Università di Bologna, tra i componenti del comitato promotore di FORUM. “Questa parte dello spettro è stata ed è ancora in gran parte inesplorata, ma ora grazie a FORUM potremo per la prima volta guardare il mondo con occhiali nuovi: ricaveremo informazioni sul vapor acqueo, saremo in grado di identificare nubi di ghiaccio sottili e derivarne le loro proprietà. Studiando queste componenti e le loro mutue interazioni potremo monitorare i loro cambiamenti e le conseguenze sul bilancio energetico terrestre e sull'effetto serra”.

La Terra vista dagli strumenti esistenti per il medio infrarosso (a destra) e come sarà vista da FORUM (a sinistra). In alto è mostrato lo spettro della radiazione emessa dalla Terra verso lo spazio e l’intervallo di lunghezze d’onda misurato dalla missione FORUM (Immagine: L.Palchetti Cnr-Ino; per il globo: ESA/Met Office/Météo-France/geoGraphics)


UNIBO E IL SATELLITE FORUM
Lo studio dei processi atmosferici nel lontano infrarosso è un filone di ricerca storico all'interno del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Bologna, iniziato già a metà degli anni '90 con gli studi del professor Rolando Rizzi. Il gruppo bolognese, guidato ora dal ricercatore Tiziano Maestri, è fin dall'inizio tra i promotori di FORUM ed ha partecipato a diverse attività nella fase di sviluppo del progetto dimostrando come fosse possibile estrarre informazioni cruciali sull'atmosfera e sulle nubi dalle future misure.

In particolare, i ricercatori bolognesi hanno contribuito alla realizzazione di uno strumento in grado di simulare l’intera missione, hanno sviluppato algoritmi di machine learning che permettono l'identificazione e la classificazione delle nubi grazie agli infrarossi lontani, ed hanno implementato codici per derivare i principali parametri geofisici sia delle nubi che più in generale dell'atmosfera.

Dopo l’approvazione del progetto FORUM da parte dell’Agenzia Spaziale Europea, partirà ora la fase di implementazione della missione, con l’obiettivo di arrivare al lancio del satellite entro il 2026. Quando FORUM sarà in orbita saremo in grado, per la prima volta, di ottenere osservazioni costanti e accurate della Terra nella regione dell'infrarosso lontano: misurazioni che potranno essere utilizzate per comprendere meglio e quindi limitare i meccanismi che alimentano il cambiamento climatico.