Há pouco mais de um ano foi publicado, a 8 de Maio de 2019, em Diário da República, a aprovação presidencial do contracto comercial de construção, lançamento e colocação em órbita do Satélite de Observação da Terra. Não percebendo a sua importância e benefícios para o país, alguns angolanos questionaram-se sobre tal necessidade.

Mas afinal, o que são Satélites de Observação da Terra e qual a sua importância? Para melhor percebermos, vamos começar com uma resenha histórica e “mergulhar” no assunto.

Breve história dos Satélites de Observação da Terra

Os Satélites de Observação da Terra também conhecidos como Satélites de Sensoriamento Remoto, conforme o nome sugere, são satélites projectados para monitorar e estudar a Terra. Historicamente, o primeiro satélite Sputnik 1, lançado pela União Soviética, em 1957, pode ser considerado como o primeiro satélite de sensoriamento remoto, uma vez que o mesmo enviou sinais de rádio que os cientistas usaram para estudar a ionosfera (Kuznetsov, Sinelnikov and Alpert, 2015).

Todavia, segundo Taten, Goetz and Hay (2008), o primeiro satélite desenhado especificamente para observação da Terra foi o Vanguard 2, devido a problemas técnicos, o satélite não cumpriu 100% da sua missão, sendo substituído pelo TIROS-1, em 1960, que produziu as primeiras imagens de satélites mostrando padrões climáticos a partir do espaço.

O Sucesso da missão TIROS-1 alavancou a indústria de Observação da Terra (EO, do inglês Earth Observation) e serviu como base para missões subsequentes. Assim sendo, passados aproximadamente 50 anos após o lançamento do primeiro satélite, a observação da Terra teve um desenvolvimento drástico, devido as necessidades militares durante a guerra fria, bem como as necessidades científicas do estudo da Terra.

Hoje, conforme veremos nesse artigo os mesmo têm sido primordiais para a humanidade, mais de 150 satélites de observação da Terra encontram-se em órbita medindo diferentes secções do especto eletromagnético (luz visível, infravermelho e micro-onda) obtendo mais de 10 terabytes de informação por dia, providenciando, assim, imagens de alta resolução (Taten, Goetz and Hay, 2008).

Como funcionam?

Cientificamente, o funcionamento dos satélites de sensoriamento remoto envolve entendimento das relações entre os fenómenos naturais e a energia eletromagnética que é emitida, difundida, absorvida e/ou refletida pela superfície da terra ou pela sua atmosfera. Como bem nos assegura Taten, Goetz and Hay (2008), as medições dessa energia eletromagnética pelos sensores a bordo dos satélites são processadas usando algoritmos de processamentos de dados, e apresentados como “imagens” usadas para diferentes fins.

Os satélites funcionam com dois tipos de sensores, os passivos que medem a radiação do sol refletida pela terra e os activos que emitem energia própria e gravam o que é refletido permitindo coletar informações sobre a terra mesmo quando o satélite se encontra em eclipse ou seja sem luz do sol (os sensores serão abordados em mais detalhes em um outro artigo).

Características dos Satélites de Observação

Os satélites de observação da Terra variam consoante a órbita, o tipo de carga útil que transportam e a sua missão, sendo que os principais parâmetros de uma missão de observação da terra são resolução espacial, resolução ou extensão espectral, resolução radiométrica e resolução temporal.

Em linhas gerais a resolução espacial é o tamanho de pixel da imagem, ou então o tamanho mínimo de um objeto distinguível na superfície da terra. A resolução ou extensão espectral, refere-se ao tamanho da região do espectro eletromagnético que o satélite opera, ou de forma mais simplificada, o número de bandas que o satélite contém.

Relativamente a resolução radiométrica, refere-se ao número de níveis digitais que são usados para descrever as informações colectadas. Ao passo que a resolução temporal, é o intervalo entre cada aquisição de imagem, ou periodicidade da aquisição da imagem.

Órbitas e Aplicações dos Satélites de Observação

A escolha da órbita que o satélite é inserido depende da finalidade do mesmo. Para monitorar o clima frequentemente e em grandes escalas a órbita usada é a geoestacionária (GEO), sendo que nesta é possível observar um terço (1/3) do globo terrestre continuamente, e quase na totalidade de um hemisfério conforme é ressaltado no artigo (Satélites de Observação da Terra – Introdução, 2020). Todavia, sendo essa órbita muito alta, é difícil obter uma boa resolução espacial, assim sendo, satélites nessa orbita são usados para aplicações que não necessitam resolução elevada, como rastreio das nuvens sobre os continentes.

Por sua vez, as órbitas terrestes baixas (LEO, do inglês Low Earth Orbit) ou órbita polar, dependendo da inclinação do satélite, são usadas em aplicações que necessitam alta resolução, como o monitoramento de uma área específica. Todavia, nessa órbita não é possível monitorar continuamente as mesmas áreas, uma vez que as imagens de uma área só podem se obtidas quando satélite passa sobre a mesma (esse problema é resolvido usando constelação de satélites).

Dentre as várias aplicações dos Satélites de Observação da Terra, podemos destacar o seu uso no Monitoramento do Planeta, na Geologia, Meteorologia ou Climatologia, Agricultura e Florestas e na Oceanografia.

O Monitoramento do planeta através dos satélites de observação, reside no estudo e mapeamento do gelo no ártico, que são dados importantes uma vez que a redução do gelo está direitamente relacionada ao aquecimento global. Contempla ainda o monitoramento da camada de ozono a partir do estudo e quantificação do nível de ozono e dos efeitos da poluição ambiental.

Na Geologia, as imagens de satélites são usadas para modelar exploração de mineral e fontes de energia, disposição de resíduos, e o movimento das placas tectónicas. Por exemplo em eliminação de resíduos, as imagens podem ser usadas para localizar lugares apropriados para colocar os mesmos (Taten, Goetz and Hay, 2008).

Usando sensor micro-onda e infravermelho, na Meteorologia ou Climatologia os satélites são usados para mapear o perfil da temperatura atmosférica, distribuição de vapor na atmosfera bem como medir a pressão e a precipitação atmosférica. Adicionalmente, os satélites permitem estudar a formação de nuvens, permitindo estudar o processo de formação de chuva e criar modelos para perdições.

Muito usado em programas de luta contra a fome e segurança alimentar das populações, no que concerne a Agricultura e Florestas, os satélites servem para identificar mudanças na cobertura do solo, mapear desflorestação, identificar incêndios, planear a exploração da madeira, monitorar exploração ilegal. Os satélites de observação da terra alavancaram o sector da agricultura, permitindo a implementação da agricultura de precisão assunto que será abordado em mais detalhes nos próximos artigos. 

Finalmente, na Oceanografia, a observação da terra por satélite revolucionou completamente esta área, é indubitável que sem os satélites não seriamos capazes de conhecer os oceanos conformes conhecemos hoje. Com as imagens dos satélites são obtidas temperatura da superfície do mar bem como a velocidade e a direção do vento, altura das ondas entre outros parâmetros que são importantes para os navios. Além desses parâmetros também é possível detetar mudanças no nível da água bem como estudar a topografia do fundo do mar e elevação do nível do mar, podendo assim prever fenómenos como tsunami.

Conhecendo algumas missões de Observação da Terra

A título de exemplo trazemos algumas das missões de observação da Terra que muito têm contribuído para conhecermos melhor o nosso planeta e para que a Terra se torne num lugar melhor para se viver.

A missão Landsat, é um programa conjunto entre a NASA e a USGS, com a maior continuidade de informações sobre a terra gravadas do espaço, cujo objectivo é monitorar os recursos naturais terrestres conforme afirma a NASA na sua página (Landsat Sience, 2020). O mais recente dos Landsats lançado é o Landsat 8, lançado em 2013, colocado em uma órbita de 705 km com a inclinação de 98.2° e orbita a Terra com um período de 99 minutos (ibid).

A missão Sentinel faz parte do Programa Copenicus (Programa de Observação da Terra da União Europeia), com uma família de satélite que observam a terra, oceano e a atmosfera. Toda informação é disponibilizada gratuitamente, com os dados disponíveis 24 horas por dia durante o ano todo. O mais recente dos satélites é o Sentinel 3 lançado em 2016 e terá um tempo de vida útil de 7 anos.

O ENVISAT, também conhecido como satélite do ambiente é um satélite lançado pela Agência Espacial Europeia (ESA) cuja missão é monitorar os recursos terrestres. O mesmo, tem a bordo 10 instrumentos e foi lançado no ano de 2002 pelo lançador Ariane 5, operou por 10 anos mesmo sendo projetado para operar por apenas 5 anos (Satélites de observação, 2020).

Por fim, o Meteosat é um programa dedicado a meteorologia e climatologia, sendo iniciativa da França mas com suporte da união Europeia. O primeiro Meteosat foi lançado em 1977 tendo um tempo de vida de apenas 3 anos, o mais recente é o Meteosat-9 que orbita acima do equador, examina a Terra a cada 4 horas, cobrindo a Europa, África, Oriente Médio, a parte leste da América do Sul e do os oceanos Atlântico e Indico (ibid).

Sem dúvida, os satélites de observação da terra representam uma mudança de paradigma na forma que nós olhamos o nosso planeta, providenciando informações primordiais que usamos para melhor gerir os recursos que o planeta nos oferece. 

Os satélites de Observação são “a ferramenta mais precisa para responder a perguntas fundamentais relacionadas com o clima, os oceanos, a atmosfera e o interior da terra”, conforme sublinhado pela Euronews em (A importância dos satélites na observação da Terra, 2016). 

Adicionalmente, a Agência Espacial Brasileira considera a observação da terra como actividade obrigatória como ferramenta para estudos das mudanças ambientais causadas pelo homem Santana e Coelho (1999) suportaram essa afirmação adicionando que a observação da terra por satélite á forma mais económica para monitorar o território, principalmente em países com grande extensão territorial. 

Apesar dos benefícios dos mesmos, ainda enfrentamos desafios, uma vez que o acesso a informações providenciada pelos satélites não é um privilégio para todos, principalmente em países em desenvolvimento. Segundo (Santana e Coelho, 1999) muitos países dependem das imagens obtidas através dos satélites de outras nações, sendo que em muitos casos essas imagens não são inteiramente adequadas às peculiaridades do território, todavia essas limitações estão sendo reduzidas, com o investimento em tecnologia de satélites por várias nações.

Para sair da situação de dependência de terceiros e dar um salto qualitativo na gestão dos seus recursos naturais, segurança e soberania do Estado, o país através do GGPEN já iniciou o investimento em recursos humanos qualificados em matérias de operação, obtenção e tratamento de imagens de satélite, bem como em infraestruturas laboratoriais como a Plataforma OpenGeoLab em parceria com a empresa francesa Thales Alenia Space.

Está provado em todo mundo que independentemente do esforço dos governos, é necessário a participação de todos, para garantir que a humanidade continue a tirar proveito dos benefícios que os satélites de observação da Terra nos trazem. Sendo assim, convido o caro leitor a investigar mais sobre o assunto estudando como os satélites são usados em sua área de interesse.

Autor:

Atanilson Tucker Cachinjumba

Engenheiro Aerospacial do Departamento de Ciências Espaciais e Pesquisa Aplicada do GGPEN

Revisado pelo Departamento de Ciências Espaciais e Pesquisa Aplicada do GGPEN

Referências

Aeb.gov.br. 2016. Observação Da Terra E Coleta De Dados – AGÊNCIA ESPACIAL BRASILEIRA. [online] Disponível em: <http://www.aeb.gov.br/programa-espacial-brasileiro/aplicacoes-espaciais/observacao-da-terra-e-coleta-de-dados/> [Acesso em 23 May 2020]

Astronoo.com. 2020. Satélites De Observação. [online] Disponível em: <http://www.astronoo.com/pt/satelites-observacao.html> [Acesso em 23 maio 2020]

ESA. 2020. Satélites De Observação Da Terra – Introdução. [online] Disponível  em: <https://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_PT/SEMP5CBE8JG_0.html> [Acessado 23 May 2020]

euronews. 2016. A Importância Dos Satélites Na Observação Da Terra. [online] Disponível em: <https://pt.euronews.com/2016/08/11/a-importancia-dos-satelites-na-observacao-da-terra> [Acesso em 23 maio 2020]

GIS Geography. 2020. Sentinel Satellites Of The Copernicus Programme [Satélites Sentinel do Programa Copernicus ] – GIS Geography. [online] Disponível  em: <https://gisgeography.com/sentinel-satellites-copernicus-programme/> [Acesso em 23 May 2020]

Kuznetsov, V., Sinelnikov, V. and Alpert, S., 2015. Yakov Alpert: Sputnik-1 and the first satellite ionospheric experiment. Advances in Space Research [Sputnik e  o primeiro satélite, experimento na ionosfera. Avanços em pesquisas espaciais], 55(12), pp.2833-2839

Landsat Science. 2020. [online] Disponível  em: <https://landsat.gsfc.nasa.gov/> [Acesso em 23 May 2020]

Santana, C. and Coelho, J., 1999. O Projeto CBERS De Satélites De Observação Da Terra. [ebook] Disponível  em: <http://seer.cgee.org.br/index.php/parcerias_estrategicas/article/view/89/82> [Acesso em 23 May 2020]

Taten, A., Goetz, S. and Hay, S., 2008. Fifty Years Of Earth-Observation Satellites [Cinquenta anos de observação da terra]. [online] American Scientist. Disponível em: <https://www.americanscientist.org/article/fifty-years-of-earth-observation-satellites> [Acesso em 22 maio 2020]

Usgs.gov. 2020. Landsat Missions [Missões do Landsat]. [online] Disponível  em: <https://www.usgs.gov/land-resources/nli/landsat/landsat-8?qt-science_support_page_related_con=0#qt-science_support_page_related_con> [Acesso em 23 May 2020]