Sono qui illustrate le principali caratteristiche dei satelliti utilizzati per le analisi DInSAR. Si distinguono due gruppi di satelliti, in base al periodo di operatività dei medesimi, rispettivamente i satelliti ERS-1, ERS-2 ed ENVISAT, e la costellazione di satelliti Sentinel-1, che attualmente comprende due satelliti.

I sensori ERS-1/2 ed ENVISAT

I tre satelliti ERS-1, ERS-2 ed ENVISAT sono stati sviluppati dall’ESA per monitorare la Terra dallo spazio. ERS-1 (European Remote Sensing satellite), il primo dei tre, ha operato lungo un’orbita polare dal 17 luglio 1991 al 10 marzo 2000, superando ampiamente il tempo di vita previsto. ERS-1 trasportava una schiera di strumenti per l'osservazione di diversi parametri ambientali della Terra (acqua, terra, ghiaccio e atmosfera), tra i quali un sensore SAR, operante in banda C (lunghezza d’onda pari a 5.6 cm), che acquisiva immagini con un revisit time (tempo necessario affinché la stessa scena sia illuminata in due passaggi consecutivi) pari a 35 giorni.
Il 21 aprile 1995 ESA ha lanciato in orbita un secondo satellite, ERS-2, gemello del primo, che ha operato fino al 5 settembre 2011. ERS-2 condivideva la stessa orbita di ERS-1, ma con uno sfasamento temporale di 24 ore; in questo modo la stessa scena a terra veniva osservata a distanza di un giorno dai due satelliti ed ogni 35 giorni dal singolo satellite.
Successivamente, l’ESA ha sviluppato e messo in orbita (polare) un terzo satellite, ENVISAT (Environmental Satellite), che, come i suoi predecessori ERS-1 ed ERS-2, era caratterizzato da un revisit time di 35 giorni. Tra i vari strumenti di misura montati a bordo, anche ENVISAT era dotato di un sensore SAR operante in banda C (lunghezza d’onda pari a 5.6 cm), le cui caratteristiche hanno permesso di acquisire immagini in continuità con il passato (ovvero con le immagini collezionate da ERS-1 e ERS-2). ENVISAT ha operato dal 1° marzo 2002 all’8 aprile 2012.
In Figura 1 è mostrato uno schema semplificato dell’intervallo di rivisitazione dei sensori ERS-1, ERS-2 ed ENVISAT con l’indicazione del corrispondente periodo di vita.

Figura 1 - Intervallo di rivisitazione dei sensori ERS-1, ERS-2 ed ENVISAT con l’indicazione del rispettivo periodo di vita (ERS-1: 1991-2000, ERS-2: 1995-2011, ENVISAT: 2002-2012).

In generale, i tre satelliti dell’ESA acquisivano in modalità “stripmap” (cfr. Figura 2) con una risoluzione spaziale di circa 5 m lungo la direzione parallela alla linea di volo (azimuth) e circa 20 m al suolo. L’area illuminata a terra (swath) aveva un’estensione di circa 100 km lungo il range (direzione perpendicolare a quella di volo); lungo l’azimuth il dato veniva acquisito in continua per tutta la durata dell’orbita (track) sia durante i passaggi ascendenti (il satellite percorre l’orbita da sud a nord) sia durante quelli discendenti (il satellite percorre l’orbita da nord a sud). Per soli fini di disseminazione e fruizione, ciascun track veniva suddiviso in porzioni (frame) di pari dimensioni, in modo tale da avere per ogni frame un’area a terra di circa 100km x 100km.

Figura 2 - Modalità di acquisizione StripMap: il sensore acquisisce utilizzando un unico fascio (l’antenna radar punta in una direzione fissa rispetto alla direzione di volo ) e mantenendo l’angolo di incidenza costante per tutta la durata dell’acquisizione. La dimensione dell’immagine SAR è limitata nella direzione trasversale a quella di volo (range) ma, almeno in principio, è illimitata lungo la direzione di volo del sensore (azimuth).

La costellazione Sentinel-1

La costellazione Sentinel-1 attualmente consta di 2 satelliti in orbita polare con installato a bordo un sensore SAR operante in banda C (lunghezza d’onda pari a 5.56 cm). Il primo satellite, Sentinel-1A (S-1A) è stato messo in orbita il 3 aprile del 2014; il secondo satellite, Sentinel-1B (S-1B), gemello del primo, il 25 aprile 2016. L’intervallo di rivisitazione della stessa scena è pari a 12 giorni per il singolo satellite della costellazione; tale intervallo scenderà a 6 giorni quando il secondo satellite inizierà ad acquisire immagini, una volta terminate le fasi di IOV (In Orbit Validation) e Commissioning per la verifica del buon funzionamento dei sistemi e del sensore radar a bordo. La Figura 3 illustra in maniera schematica l’intervallo di rivisitazione dell’intera costellazione.
I satelliti della costellazione Sentinel-1 sono stati progettati per acquisire sulle terre emerse in modalità TOPS (Terrain Observation by Progressive Scans) (cfr. Figura 4) che permette di collezionare immagini Interferometric Wide Swath (IWS), con una risoluzione spaziale di circa 15 m lungo la direzione parallela alla linea di volo (azimuth) e circa 4 m lungo la direzione ad essa perpendicolare (range). L’area illuminata al suolo (slice) ha un’estensione di circa 200 km x (lungo l’azimuth) x 250 km (lungo il range).
La costellazione Sentinel-1 acquisisce in modalità programmata, con l’obiettivo di generare robusti archivi di immagini, su estese porzioni di superficie terrestre, per programmi di monitoraggio a lungo termine; inoltre, opera con una politica di accesso ai dati completamente “free&open”, consentendo in tal modo la costituzione (ed il relativo accesso) di un vastissimo archivio di dati SAR su quasi tutte le terre emerse (https://scihub.copernicus.eu/).

Figura 3 - Intervallo di rivisitazione della costellazione Sentinel-1 con l’indicazione delle date di lancio dei due sensori della costellazione (Sentinel-1A: 2014, Sentinel-1B: 2016).

Figura 4 - Modalità di acquisizione TOPS usata per collezionare dati Sentinel-1. Il fascio d’antenna è ciclicamente ruotato in direzione range per acquisire dati da differenti subswath.