Obserwacje Ziemi w czasie rzeczywistym na straży ludzkiego życia
Kluczowym trendem na rynku obserwacji Ziemi (ang. Earth Observation, EO) jest rozwój inteligentnych i autonomicznych satelitów, oferujących produkty i usługi o większej szybkości reakcji, dostępności, spójności, a przede wszystkim niskim poziomie opóźnień. Opóźnienie oznacza zwłokę czasową między dokonaniem obserwacji a przekazaniem jej do użytkownika końcowego. Taką obserwacją może być obraz lub informacje wyższego rzędu, takie jak dane wskazujące, że nad określonymi lokalizacjami tworzą się gwałtowne burze. „W gruncie rzeczy użytkownicy końcowi będą mogli zobaczyć to, co chcą i kiedy chcą, niemal w czasie rzeczywistym, co umożliwi im szybkie pozyskiwanie kluczowych informacji w efektywny i niedrogi sposób”, mówi Murray Kerr, koordynator projektu EO-ALERT z firmy Elecnor Deimos, będącej gospodarzem projektu. Biorąc pod uwagę, jak duże znaczenie dla skuteczności reagowania w sytuacjach kryzysowych ma szybkość przekazywania informacji, w ramach wspieranego przez UE projektu EO-ALERT zweryfikowano koncepcję globalnych usług EO w czasie rzeczywistym.
Architektura weryfikacji koncepcji
Zespół projektu EO-ALERT rozpoczął od określenia cech scenariuszy użycia, takich jak sytuacje awaryjne, wymagających dostarczania informacji w czasie rzeczywistym. Umożliwiło to zespołowi zaprojektowanie nowej architektury EO z wykorzystaniem przetwarzania brzegowego. „Ten krok był kluczowy dla naszego multidyscyplinarnego zespołu, ponieważ wcześniej nie istniała żadna architektura na potrzeby cywilnych usług EO w czasie rzeczywistym”, wyjaśnia Kerr. Następnie zespół skonstruował technologiczne moduły składające się z trzech kluczowych elementów: czujnika (kamery optycznej lub radaru z syntetyczną aperturą (ang. synthetic-aperture radar, SAR)), komputera pokładowego do bieżącego przetwarzania danych z czujnika oraz globalnego systemu łączności do przekazywania informacji użytkownikom końcowym. „Nasz finalny system w zasadzie przypomina pod względem funkcjonalnym obecne telefony komórkowe. Kluczowa różnica polega na tym, że satelita i rejestrator orbitują wokół Ziemi z prędkością około 7 kilometrów na sekundę, wykonując zdjęcia z odległości 600 kilometrów”, dodaje Kerr. Testy systemu objęły takie scenariusze jak prognozowanie ekstremalnych zjawisk pogodowych oraz współpraca z ośrodkiem CMRE we włoskim La Spezia w zakresie wykrywania i klasyfikacji statków morskich w czasie rzeczywistym, co jest istotne w kontekście misji poszukiwawczych i ratowniczych. Ponieważ pełny system EO-ALERT nie jest jeszcze gotowy, obrazy pochodzą z dwóch satelitów europejskich: satelity optycznego DEIMOS-2 i satelity SAR TerraSAR-X. Przed globalną transmisją za pomocą systemu komunikacyjnego wykorzystującego orbitę geosynchroniczną nieprzetworzone dane zespołu były przetwarzane na ziemi. „Byliśmy zaskoczeni, jak dobrze system spisał się w testach końcowych. Celem było osiągnięcie opóźnień na poziomie poniżej 5 minut, czyli wyniku lepszego niż w przypadku systemów działających w tamtym czasie”. „Udało nam się osiągnąć cel w postaci wykrywania i klasyfikacji statków, a także przekazywania tych informacji na cały świat w ciągu około 1 minuty – w przypadku obrazowania satelitarnego jest to prędkość praktycznie na poziomie czasu rzeczywistego”, mówi Kerr.
Misja wykonalna
Projekt EO-ALERT dowiódł możliwości opracowania małych i tanich inteligentnych satelitów wykorzystujących czujniki optyczne (kamery z pasmami widzialnymi i podczerwonymi) oraz radarowe (np. czujnik SAR) w celu świadczenia usług EO w czasie rzeczywistym. „Jest to istotne, ponieważ zespoły ds. zarządzania kryzysowego potrzebują różnych rodzajów informacji, a więc i różnych czujników”, zauważa Kerr. Organizacje europejskie same podkreślają potrzebę szybszego otrzymywania danych satelitarnych o większej dokładności w celu podejmowania lepszych decyzji, co zostało ostatnio podkreślone podczas wydarzenia 2022 Space Summit, którego główną tematyką, zwłaszcza w związku ze zmianą klimatu, stało się sprawne zarządzanie klęskami żywiołowymi. Architektura i oprogramowanie EO-ALERT są obecnie wykorzystywane przez partnerów projektu, np. przez firmę DEIMOS w jej satelicie Sat4EO, a także udostępniane na rynku do wykorzystania w testach i misjach dzięki produktom takim jak Insight4EO. Następnym krokiem będzie demonstracja rozwiązania EO-ALERT w akcji na orbicie poprzez realizację misji IOD/IOV oraz wykorzystanie tych możliwości w przyszłych misjach europejskich i komercyjnych. „Chcielibyśmy, aby rozwiązanie EO-ALERT wkrótce wspomogło służby ratownicze, zwłaszcza w ramach przyszłych systemów projektu Copernicus”, podsumowuje Kerr.
Słowa kluczowe
EO-ALERT, obserwacja Ziemi, satelita, zarządzanie klęskami żywiołowymi, reagowanie kryzysowe, przetwarzanie brzegowe, poszukiwania i ratownictwo, Copernicus, czujniki
