ستساعد مهمة NISAR في رسم خريطة للمحاصيل وتتبع نموها طوال موسم النمو. تستخدم الأقمار الصناعية رادارًا ذو فتحة اصطناعية لمراقبة مساحات صغيرة من الأراضي الزراعية ورصد الاتجاهات في مناطق شاسعة، وجمع البيانات لتوفير أساس لاتخاذ القرارات الزراعية.
سيحدث القمر الصناعي NISAR ثورة في الزراعة العالمية من خلال توفير بيانات رادارية عالية الدقة ومحدثة بشكل متكرر عن المحاصيل ورطوبة التربة. سيسمح هذا الإنجاز للمزارعين وصانعي السياسات بتحسين خطط زراعة المحاصيل والري وتخصيص الموارد بدقة غير مسبوقة. على عكس الأقمار الصناعية التقليدية، يمكن لرادار NISAR ثنائي التردد اختراق السحب ومظلات المحاصيل لتوفير نظرة ثاقبة للكتلة الحيوية ورطوبة التربة وصحة النبات.
سيوفر القمر الصناعي NISAR (رادار الفتحة الاصطناعية NASA-ISRO) الذي تم إطلاقه هذا العام تدفقًا قويًا للبيانات لدعم المزارعين في الولايات المتحدة وحول العالم. ستتتبع المهمة، التي تم تطويرها بالاشتراك بين وكالة ناسا ومنظمة أبحاث الفضاء الهندية (ISRO)، نمو المحاصيل من البذر إلى الحصاد، مما يوفر رؤى مهمة لمساعدة المزارعين على تحسين خطط البذر وتحسين الري وتحقيق أقصى استفادة من وقتهم.
وسيقوم نظام NISAR المجهز برادار ذو فتحة اصطناعية بتحليل الخصائص الفيزيائية للمحاصيل وقياس رطوبة النبات والتربة. وفي حين أنه يتمتع بالدقة في مراقبة قطع صغيرة من الأراضي الزراعية، فإن أكبر ميزة له هي قدرته على تغطية المناطق الزراعية بشكل متكرر وعلى نطاق واسع.
سوف يلتقط القمر الصناعي صورًا لجميع كتل الأرض تقريبًا مرتين كل 12 يومًا، بدقة قادرة على اكتشاف بقع صغيرة يصل عرضها إلى 30 قدمًا (10 أمتار). سيسمح هذا المستوى من التفاصيل للمستخدمين بتتبع التغييرات من أسبوع لآخر في المزارع الفردية، أو التكبير لرؤية الاتجاهات عبر المنطقة بأكملها. يعد هذا المنظور الشامل ذا قيمة لصانعي السياسات ومديري الزراعة الذين يتخذون القرارات المتعلقة بإنتاج المحاصيل وتخصيص الموارد.
على سبيل المثال، باستخدام بيانات NISAR، يمكن لواضعي السياسات تقدير متى سيتم زراعة شتلات الأرز في منطقة ما وتتبع ارتفاعها وزهرتها طوال الموسم، مع مراقبة رطوبة الشتلات وحقول الأرز بمرور الوقت. قد تشير المحاصيل غير الصحية أو حقول الأرز الأكثر جفافاً إلى الحاجة إلى تغييرات في استراتيجيات الإدارة.
"الأمر كله يتعلق بتخطيط الموارد وتحسينها، وعندما يتعلق الأمر بالمحاصيل، فإن التوقيت مهم للغاية: ما هو أفضل وقت لزراعة البذور؟ ما هو أفضل وقت للري؟" قال ناريندرا داس، عضو الفريق العلمي لـ NISAR وباحث الهندسة الزراعية في جامعة ولاية ميشيغان في إيست لانسينغ. "هذا هو جوهر اللعبة بأكملها."
سيتم إطلاق نصار هذا العام من مركز ساتيش داوان الفضائي التابع لمنظمة أبحاث الفضاء الهندية على الساحل الجنوبي الشرقي للهند. وبمجرد تشغيله، سيوفر ما يقرب من 80 تيرابايت من منتجات البيانات للباحثين والمستخدمين في العديد من المجالات، بما في ذلك الزراعة، يوميًا.
لقد تم استخدام الأقمار الصناعية لرصد المحاصيل على نطاق واسع لعقود من الزمن. ونظرًا لأن الموجات الدقيقة يمكنها المرور عبر السحب، فإن الرادار أفضل في مراقبة المحاصيل خلال موسم الأمطار من التقنيات الأخرى مثل التصوير الحراري والبصري. سيكون القمر الصناعي NISAR هو أول قمر صناعي راداري يستخدم ترددين (النطاق L والنطاق S)، مما سيسمح له بمراقبة نطاق أوسع من الميزات السطحية مقارنة بأداة واحدة باستخدام تردد واحد.
ستكون الموجات الدقيقة المنبعثة من رادار المهمة قادرة على اختراق مظلة المحاصيل مثل الذرة والأرز والقمح ثم ترتد مرة أخرى إلى المستشعر من سيقان النباتات أو التربة أو الماء الموجود بالأسفل. تتيح هذه البيانات للمستخدمين تقدير كتلة المادة النباتية (الكتلة الحيوية) على الأرض في منطقة ما. ومن خلال تفسير البيانات مع مرور الوقت ودمجها مع الصور البصرية، سيتمكن المستخدمون من التمييز بين أنواع المحاصيل بناءً على أنماط النمو.
بالإضافة إلى ذلك، سيقيس رادار NISAR التغيرات في الاستقطاب (أو الاتجاهين الرأسي والأفقي) للإشارة بعد ارتدادها عن سطح الأرض وعودتها إلى القمر الصناعي. وهذا سيمكن من استخدام تقنية تسمى قياس الاستقطاب، والتي عند تطبيقها على البيانات ستساعد في تحديد المحاصيل وتقدير إنتاجية المحاصيل بدقة أكبر.
وأضاف براد دورن، الذي يشرف على برامج البحوث الزراعية والموارد المائية التابعة لناسا: "القوة العظمى الأخرى لـ NISAR هي أنه عندما يتم دمج قياساته مع ملاحظات الأقمار الصناعية التقليدية، وخاصة مؤشرات صحة الغطاء النباتي، فإنها ستعزز بشكل كبير معلومات المحاصيل".
ويمكن استخدام البيانات عالية الدقة التي يوفرها القمر الصناعي NISAR للتنبؤ بالإنتاجية الزراعية، مما يوضح المحاصيل التي تنمو ومدى نجاحها.
وقال بيمال كومار بهاتاشاريا، رئيس التطبيقات الزراعية في مركز ISRO للتطبيقات الفضائية في أحمد آباد: "ترغب الحكومة الهندية - أو أي حكومة في العالم - في معرفة مساحة المحاصيل وتقديرات الإنتاجية بطريقة دقيقة للغاية. وستكون بيانات السلاسل الزمنية المتكررة للغاية لـ NISAR مفيدة للغاية".
يمكن للأقمار الصناعية NISAR أيضًا أن تساعد المزارعين على قياس محتوى الماء في التربة والغطاء النباتي. بشكل عام، تميل التربة الأكثر رطوبة إلى إرسال المزيد من الإشارات وتظهر أكثر سطوعًا في صور الرادار من التربة الأكثر جفافًا. توجد علاقة مماثلة بالنسبة لرطوبة النبات.
وتعني هذه القدرات أن نظام NISAR يمكنه تقدير محتوى رطوبة المحاصيل خلال موسم النمو، مما يساعد في تحديد ما إذا كانت المحاصيل تعاني من نقص المياه، ويمكنه أيضًا تقدير رطوبة التربة باستخدام إشارات متناثرة من الأرض.
إن بيانات رطوبة التربة لديها القدرة على إعلام مديري الزراعة والمياه حول كيفية استجابة الأراضي الزراعية لموجات الحر أو الجفاف، ومدى سرعة امتصاص الأراضي الزراعية للمياه وجفافها بعد هطول الأمطار - وهي معلومات يمكن أن تدعم تخطيط الري.
وقالت روينا لوهمان، باحثة علوم الأرض في جامعة كورنيل في إيثاكا بنيويورك، ومسؤولة رطوبة التربة في الفريق العلمي التابع لـ NISAR: "سيتمكن مديرو الموارد الذين يفكرون في الأمن الغذائي وأين تذهب الموارد من استخدام هذا النوع من البيانات للحصول على رؤية شاملة للمنطقة بأكملها".
يعد القمر الصناعي NASA-ISRO رادار الفتحة الاصطناعية (NISAR) مهمة رائدة لمراقبة الأرض ويمثل أول تعاون بين NASA وISRO في أجهزة الطيران. تم تصميم NISAR لرصد التغيرات في أسطح الأرض والجليد بدقة لا مثيل لها، ويتميز برادار مزدوج التردد على النطاق L والنطاق S لالتقاط صور تفصيلية للتغيرات البيئية والكوارث الطبيعية وتأثيرات المناخ.
يقود مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL) الجزء الأمريكي من البرنامج، حيث يوفر رادارًا ذو فتحة اصطناعية على نطاق L، وهوائي عاكس للرادار، وذراعًا قابلاً للنشر، ونظامًا فرعيًا للاتصالات عالية السرعة، وجهاز استقبال GPS، ومسجل الحالة الصلبة، والنظام الفرعي لبيانات الحمولة النافعة. يدير مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا شبكة الفضاء القريب، والتي ستستقبل بيانات النطاق L.
قام مركز التطبيقات الفضائية ISRO بتطوير رادار ذو فتحة اصطناعية للنطاق S، وقام مركز URRao للأقمار الصناعية بتوفير حافلة المركبة الفضائية. سيتم إطلاق المهمة من مركبة الإطلاق التابعة لمركز فيكرام سارابهاي الفضائي وسيتم تنفيذ خدمات الإطلاق من مركز ساتيش داوان الفضائي. بعد دخوله المدار، ستتم إدارته وتشغيله من قبل شبكة القياس والتتبع والتحكم التابعة لمنظمة أبحاث الفضاء الهندية (ISTRAC)، وسيكون المركز الوطني للاستشعار عن بعد (NRSC) مسؤولاً عن استقبال وتوزيع بيانات النطاق S.
ومن خلال الجمع بين تقنيات الرادار المتقدمة للوكالتين، سيوفر NISAR رؤى قيمة حول التغيرات في سطح الأرض لدعم الاستجابة للكوارث والرصد البيئي وأبحاث المناخ.
تم تجميعها من /ScitechDaily