Fonti laser per l’osservazione della Terra

Il monitoraggio del gas serra dallo spazio richiede fonti laser con elevata emissione di energia e un’elevata qualità dei raggi. Tuttavia, le fonti laser esistenti per le osservazioni della Terra si basano su ingombranti laser in stato solido. Nell’ambito del progetto BRITESPACE (High brightness semiconductor laser sources for space applications in Earth observation), i ricercatori mirano a dimostrare che i laser basati sui semiconduttori possono essere utilizzati per il rilevamento a distanza dei gas dell’atmosfera.

Grazie alle loro dimensioni compatte e all’elevata affidabilità, la nuova generazione di laser a semiconduttori ad elevata luminosità apporta notevoli vantaggi alle altre fonti laser. Tali laser a semiconduttori che emettono a due lunghezze d’onda comprese tra 1 500 e 1 600 nanometri sono stati progettati per le misurazioni con rilevamento topografico (LIDAR). Essi verranno installati in un modulo laser compatibile con lo spazio con il raggio che forma l’ottica e l’elettronica di controllo.

Durante il primo periodo di riferimento del progetto BRITESPACE, sono stati sviluppati i prototipi del sistema. Essi sono rappresentati da un laser disponibile in commercio come trasmettitore ed elementi opto-elettrici per il rilevamento del segnale (che integrano la sfera, il dispositivo di rilevamento di conteggio dei fotoni, il filtro e il laser guida per gli allineamenti). Il sistema finale verrà utilizzato come unità di trasmissione di un sistema LIDAR che consente le misurazioni di anidride carbonica nell’atmosfera.

Gli studi parametrici effettuati finora promettono una sensibilità relativamente alta per le misurazioni della concentrazione di anidride carbonica da una piattaforma spaziale e fissata a terra. D’altro canto, le simulazioni rivelano che le prestazioni del sistema LIDAR proposto subiscono il rumore della luce dell’ambiente e il conteggio dell’oscurità del rilevatore.

Il progetto BRITESPACE ha migliorato la nostra conoscenza sui laser semiconduttori e individuato aree che devono essere affrontate per le applicazioni di osservazione della Terra. La tecnologia avanzata LIDAR che consente il monitoraggio più veloce e affidabile dei gas serra nell’atmosfera dovrebbe inoltre aiutare nella lotta al riscaldamento globale.