Спутник измеряющий стресс у растений от засухи запустят 2022 году

04.09.2021 8 043

Содержание

Два исследователя из Института высокоскоростной динамики им. Фраунгофера, Ernst-Mach-Institut, EMI, основатели дочерней компании ConstellR, разработали спутниковую систему которая измеряет уровень стресса от засухи у растений. Это позволит сельскохозяйственному сектору оптимизировать орошение посевных площадей и повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Первая сенсорная система будет запущена в космос в начале 2022 года и будет установлена на борту Международной космической станции (МКС).

Население мира растет, а вместе с ним растет и спрос на продукты питания. Поскольку пахотные земли ограничены, фермерам нужно будет собирать больше урожая с той же площади в будущем. Одним из важных факторов решения этой проблемы является идеальное снабжение водой, потому что, когда растения реагируют на стресс, вызванный засухой, они вкладывают меньше энергии в свои плоды, тем самым снижая урожай. Одна из основных проблем — это сложность измерения состояния растений на обширных пахотных землях по всему миру. Хотя спутниковые данные используется с 1970-х годов для получения общего обзора, они остаются относительно неточным.

На сегодняшний день ученые в основном использовали визуальные датчики и датчики ближнего инфракрасного диапазона, которые обнаруживают хлорофилл пигмента растений, который разрушается, когда их недостаточно поливают.

«Но к тому времени уже слишком поздно», — говорит Макс Гульде, физик из Института динамики высоких скоростей им. Фраунгофера, Ernst-Mach-Institut, EMI, во Фрайбурге. «Нам нужна технология, которая в течение нескольких часов сообщит нам, имеют ли растения достаточный доступ к воде».

Алгоритмы определения температуры на поверхности листа

Макс Гульде и его коллега Мариус Бирдел из Fraunhofer EMI взяли на себя задачу разработать именно этот тип технологии. Здесь также применяются спутниковые технологии, исследовательская группа использует передовую тепловизионную камеру на спутнике. Специальные алгоритмы оценивают данные для определения температуры на поверхности листьев растений, что позволяет ученым делать выводы о водоснабжении. При нехватке воды через листья испаряется меньше жидкости. Это увеличивает температуру на поверхности листа.

«В течение двух часов температура может измениться на два-три градуса по Цельсию», — объясняет Макс Гульде. «Наш метод позволяет очень точно измерять разницу температур с точностью до десятых долей градуса».

Одна из проблем, возникших на этапе разработки, заключалась в том, как исключить мешающее тепло, излучаемое атмосферой, поверхностью Земли или самим спутником. Это тепло искажает данные о температуре, полученные с поверхности листа. Благодаря своим алгоритмам исследователям EMI также удалось преодолеть эту проблему. И именно Европейское космическое агентство (ЕКА) подтвердило, насколько хорошо работает эта система. Далее, данные загружаются со спутников на наземные станции, обрабатываются в центрах обработки данных, подготавливаются для пользователя и, наконец, передаются в приложение сельскохозяйственных пользователей.

Оптимальный полив в режиме, близком к реальному времени

Ключевым преимуществом технологии является то, что данные и информация о воде, подаваемой на растения, доступны уже через несколько часов. В результате фермеры могут регулировать уровень полива практически в режиме реального времени, чтобы поливать именно те поля или растения, которые больше всего пострадали. Кроме того, высокоточные системы орошения помогают экономить воду и позволяют более точно прогнозировать урожай. Это означает, что цены на сельскохозяйственную продукцию могут быть рассчитаны соответствующим образом на ранней стадии, потому что фермеры могут предсказать, насколько сильно засуха может нанести ущерб их урожаю за несколько недель.