Un spectrometru compact pentru agricultură durabilă
O echipă de cercetători de la Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, în colaborare cu Airbus, a dezvoltat un spectrometru hiperspectral inovator în cadrul proiectului „Rainbow”. Această tehnologie revoluționară permite crearea unor hărți digitale precise ale câmpurilor agricole, ce pot fi utilizate ca aplicații specifice pentru măsurile localizate necesare în viața de zi cu zi a fermierilor. Fraunhofer IOF intenționează să prezinte sistemul la Spațiul Tech Expo din Bremen, programat între 18 și 20 noiembrie.
Importanța evaluării sănătății solului
Când vine vorba despre agricultura sustenabilă, fermierii pun accentul pe întrebarea: „Cât de sănătos este un câmp?” și „Cât de bogat în nutrienți este solul?”. Aceste întrebări sunt elemente esențiale în gestionarea resurselor. În viitor, aceste întrebări vor putea fi răspunse cu o simplă privire din spațiu. Integrarea observației Pământului cu analiza bazată pe date constituie o componentă vitală a ceea ce este cunoscut drept agricultură inteligentă, care oferă informații precise pentru o practică agricolă automatizată și sustenabilă.
Spectrometrul și tehnologia de observație terestră
Proiectul Rainbow a dus la dezvoltarea unui telescop pentru observația Pământului, capabil să demonstreze conceptul unui spectrometru integrat pe un cip. Această tehnologie compactă permite analiza detaliată a stării plantelor și solului din spațiu. Sistemul nou dezvoltat este conceput pentru producția în mici loturi, având o rezoluție spațială de sub 20 de metri în intervalul spectral de 400-1700 nanometri. În ciuda miniaturizării, calitatea imaginii rămâne constant ridicată.
Tehnologie pregătită pentru spațiu
Abordarea tehnologică centrală se bazează pe conceptul spectrometrului pe cip. Benzile spectrale necesare sunt mapate 1:1 pe un filtru gradient, integrat direct în fața unui detector. Comparativ cu alte concepte, acest design permite adaptarea eficientă a canalelor spectrale necesare aplicației prin aplicarea selectivă de filtre. Lucas Zettlitzer, cercetător în Departamentul de Componente Optice Precise și Sisteme, subliniază: „Conceptul permite combinarea tuturor funcțiilor esențiale ale unui spectrometru pe un singur cip.” Acest lucru duce la un sistem compact, ușor și rentabil, fără a compromite calitatea măsurătorilor efectuate.
Proiectare compactă și efort minim de ajustare
La baza sistemului se află un telescop Ritchey-Chrétien, care produce imagini deosebit de precise cu ajutorul a două oglinzi asferice. Zettlitzer explică: „Pe baza unui design optic dezvoltat de Airbus, am preluat dezvoltarea și implementarea telescopului.” Specialiștii de la institut au dezvoltat conceptul de integrare, au proiectat telescopul și au implementat toate procesele de fabricație. Filtrul gradient adaptat a fost realizat la Institutul Fraunhofer pentru Inginerie Superficială și Filme Subțiri, bazându-se pe tehnologia EOSS, care permite ajustarea precisă a proprietăților optice ale filtrului.
Decizii sustenabile bazate pe date hiperspectrale
Spectrometrul dezcompune lumina incidentă în benzi de lungimi de undă înguste și înregistrează cât de puternic sunt reflectate diferitele intervale spectrale de către plante și soluri. Aceasta dezvăluie chiar și cele mai minime diferențe în vegetație și structura solului, diferențe pe care camerele convenționale nu le pot detecta. Datele colectate pot fi procesate în hărți digitale care scot în evidență, de exemplu, umiditatea, conținutul de nutrienți sau semnele de boală ale plantelor, facilitând astfel o gestionare precisă și eficientă a resurselor agricole.
Un angajament pentru sustenabilitate în spațiu
Pe lângă beneficiile aduse agriculturii, sustenabilitatea în spațiu reprezintă o provocare pe care cercetătorii de la Fraunhofer o abordează cu seriozitate. Zettlitzer afirmă: „Prin sistemele noastre metal-optice pentru spațiu, cum ar fi în cadrul proiectului Rainbow, contribuim la eforturile Uniunii Europene și ESA de a evita crearea de deșeuri spațiale suplimentare.” Aceste optici ard complet la reentry, lăsând în urma lor nicio reziduu în orbită.
Acest spectrometru compact, dezvoltat de Fraunhofer și Airbus, va transforma modul în care gestionăm resursele agricole, oferind date precise și fiabile din spațiu pentru o agricultură mai sustenabilă și mai eficientă.
