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L’IREA partecipa al Quiz Scienza
Quiz Scienza è un progetto di divulgazione della scienza sui Social di Renato Sartini, giornalista scientifico ed esperto in comunicazione della conoscenza. Il Quiz viene pubblicato su www.renatosartini.it, Twitter e Facebook in collaborazione con Enti e Istituzioni che si occupano di ricerca scientifica.
Il Quiz Scienza non ha alcuna valenza statistica, ma ha l'intento di creare un cortocircuito virtuale tra il popolo del web e gli scienziati al fine di chiarire alcuni concetti scientifici e di arginare, in parte, il fenomeno delle cosiddette bufale scientifiche. Il tutto con un linguaggio accessibile ai meno esperti.
Alla domanda n. 13 del Quiz Scienza risponde il dott. Eugenio Sansosti, Primo Ricercatore del Consiglio Nazionale delle Ricerche, esperto di Sistemi Radar per l’Osservazione della Terra.
[#QuizScienza n. 13]
Il #terremoto delle Marche ha deformato un'area di oltre
DOMANDA Com'è stata misurata quest'area?
Il quesito ha avuto 108 risposte su Twitter così distribuite:
- Con misure sul campo: 1%
- Con sistemi satellitari: 81%
- Coi dati dei sismografi: 14%
- Con fotografie aeree: 4%
Risposta
L’estensione dell’area che si è deformata in conseguenza dei terremoti del 26 e 30 ottobre 2016 è stata misurata utilizzando satelliti che osservano la Terra mediante sistemi radar. Questi strumenti permettono di misurare deformazioni del suolo anche di piccola entità, spostamenti dell’ordine di un centimetro, ed operano su aree molto estese, da 40 km per 40 km fino a 250 km per 250 km per i satelliti più recenti.
Queste caratteristiche permettono di delineare l’estensione dell’area in deformazione: fissata una soglia di deformazione del suolo (ad esempio 5 cm), è possibile individuare sulla mappa satellitare l’area che si è spostata di una quantità superiore alla soglia scelta.
Tutto ciò può essere ottenuto senza alcuna necessità di accedere alla zona in deformazione: un ulteriore vantaggio, in caso di emergenza, rispetto a tecniche più “tradizionali”. Queste ultime si basano su una raccolta di dati da effettuarsi mediante campagne di misura sul territorio, oppure sull’istallazione, in postazioni fisse, di ricevitori GPS (del tutto analoghi a quelli dei navigatori satellitari). In entrambi i casi, però, il numero di punti in cui si può effettuare la misura risulta limitato.
La tecnica satellitare si basa sull’utilizzo di immagini acquisite da un particolare tipo di radar denominato Radar ad Apertura Sintetica (SAR), una speciale “macchina fotografica” che, invece di utilizzare la luce, usa una radiazione elettromagnetica a microonde simile a quella utilizzata dai telefoni cellulari o dai forni detti, appunto, “a microonde”. Questo radar è attualmente montato a bordo di diversi satelliti che orbitano intorno alla Terra ad un’altezza compresa tra 600 e 800 km.
La deformazione del suolo viene misurata mediante tecniche cosiddette interferometriche. Si confrontano (si fanno “interferire”) due immagini acquisite dalla stessa posizione prima e dopo il terremoto: se tra le due acquisizioni c’è stata una deformazione del terreno, questa viene visualizzata come una serie di strisce colorate che costituiscono le cosiddette frange di interferenza (o interferogramma). Tali interferogrammi possono essere ulteriormente elaborati per produrre le mappe di spostamento
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Il terremoto del 30 ottobre dai rilevamenti satellitari
I terremoti dell'Italia centrale del 18 gennaio 2017 osservati dai satelliti Sentinel-1 e ALOS-2
Nonostante la copiosa copertura nevosa e le condizioni meteorologiche avverse, i satelliti Sentinel-1 and ALOS-2 hanno consentito a un gruppo di ricercatori dell’IREA-CNR di rilevare la deformazione della superficie terrestre indotta dalla recente sequenza sismica dell’Italia centrale, la cui scossa principale ha raggiunto la magnitudo di 5.5 il 18 gennaio 2017.
Grazie alla elaborazione congiunta di due immagini radar acquisite a cavallo dell'evento principale dalla costellazione Sentinel-1 del programma europeo Copernicus, è stato possibile generare l’interferogramma co-sismico (Figura 1a), una mappa che permette ai ricercatori di collegare direttamente il segnale radar allo spostamento del suolo. Sfruttando i dati di ALOS-2 dell'Agenzia Spaziale Giapponese (JAXA), è stata effettuata un'analisi simile che conferma i risultati ottenuti tramite i dati di Sentinel-1 (vedi figura 1b). A partire dagli interferogrammi generati, sono state poi derivate le corrispondenti mappe di deformazione che mostrano (vedi figure 1c e 1d) l’allontanamento della superficie terrestre dal satellite fino a un massimo di circa 10 cm in un’area a sud di Amatrice. Uno zoom dell'area affetta dalle deformazioni co-sismiche (rappresentate in rosso) è mostrato in figura 2. Queste mappe sono state successivamente fornite all’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) per consentire di modellare la sorgente che ha causato l'evento sismico. Un'analisi più dettagliata è fornita al seguente link: https://doi.org/10.5281/zenodo.266966 L'attività è coordinata dal Dipartimento della Protezione Civile (DPC) e viene eseguita da un gruppo di ricerca dell'Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell'Ambiente del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IREA di Napoli) e dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), che sono Centri di competenza nei settori dell’elaborazione dei dati satellitari e della sismologia, rispettivamente, con il supporto dell'Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Il programma Copernicus è diretto dalla Commissione Europea. L'Agenzia Spaziale Europea (ESA) gestisce i due satelliti Sentinel-1 ed ha anche il compito di sviluppare i satelliti Sentinel. I dati ALOS-2 sono stati forniti dalla JAXA nel quadro di un accordo con l'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) per lo scambio di dati utili alla gestione delle emergenze. L’attività è stata anche supportata dal progetto GEP dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e dal progetto "Infrastruttura di Alta tecnologia per il Monitoraggio Integrato Climatico-Ambientale" (I-AMICA) finanziato dal MIUR nell'ambito del Programma Operativo Nazionale (PON). Figura 2 - Zoom dell'area affetta dalle deformazioni co-sismiche ottenuto a partire dalla mappa Sentinel-1 di Figura 1c. |
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Figura 1 - a) Interferogramma co-sismico da dati radar Sentinel-1 relativo alla coppia 12012017-24012017 ascendente (Track 117). b) Interferogramma co-sismico da dati radar ALOS-2 relativo alla coppia 02112016-25012017 ascendente (Track 197). c) Mappa di deformazione co-sismica in LOS relativa all’interferogramma Sentinel-1 mostrato in Figura 1a. d) Mappa di deformazione co-sismica in LOS relativa all’interferogramma ALOS-2 mostrato in Figura 1b. La stella nera indica la posizione dell’epicentro Mw 5.5 del 18/1/17. Le principali strutture nella regione sono indicate in nero. I dati Sentinel-1 sono copyright di Copernicus (2017). I dati ALOS-2 sono copyright di JAXA (2016-2017).
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Terremoto centro Italia: una nuova animazione in 3D mostra come si è modificato il suolo a seguito degli eventi sismici
Una nuova animazione in 3D, realizzata dall'Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell'Ambiente del CNR, mostra in maniera evidente quali sono stati gli spostamenti del suolo nell'Italia centrale provocati dai terremoti del 24 agosto e del 26 e 30 ottobre 2016.
L'animazione si basa sui dati del satellite giapponese ALOS 2, che confermano sostanzialmente il trend di deformazione rilevato in precedenza dai dati acquisiti dai satelliti Sentinel-1 del programma europeo Copernicus e COSMO-SkyMed dell'Agenzia Spaziale Italiana.
L'animazione mostra l'abbassamento del suolo di circa 20 centimetri nell'area di Accumoli, di circa 70 centimetri nella zona di Castelluccio e il sollevamento di circa 20 centimetri di Norcia e dell'area circostante; si evidenzia anche lo spostamento di Norcia di oltre 30 centimetri a Ovest e quello dell'area di Montegallo di quasi 40 centimetri verso Est.
Le deformazioni co-sismiche rilevate (a sinistra la componente verticale, a destra quella orizzontale Est-Ovest) sono state ottenute con la tecnica dell'interferometria radar differenziale a partire dai dati radar ALOS 2 acquisiti il 09/09/2015, il 24/08/2016 e il 02/11/2016 da orbite ascendenti, ed il 25/05/2016, 31/08/2016 e 09/11/2016 da orbite discendenti.
L'attività svolta è coordinata dal Dipartimento della Protezione Civile (DPC). Inoltre, essa si inquadra nell'ambito della collaborazione tra l’IREA e l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), centri di competenza nei settori dell’elaborazione dei dati radar satellitari e della sismologia, e si avvale del supporto dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). I dati ottenuti dal satellite ALOS 2 sono frutto degli accordi esistenti tra l'ASI e l’Agenzia Spaziale Giapponese (Jaxa).
SPIE Best Student Paper Awards a giovane ricercatore in formazione all’IREA
Ancora un prestigioso premio all’IREA per un lavoro presentato nel corso della Conferenza SPIE Remote Sensing tenutasi ad Amsterdam (Olanda) dal 22 al 25 Settembre 2014, frutto della collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università degli Studi di Firenze. Francescopaolo Sica, borsista presso l’IREA di Napoli, è stato premiato con il Best Student Paper Awards della Conferenza nell’area “SAR Image Analysis, Modeling, and Techniques” per il lavoro “Benefits of blind speckle decorrelation for InSAR processing”.
Il lavoro, di F. Sica, L. Alparone, F. Argenti, G. Fornaro, A. Lapini, D. Reale, affronta il problema di limitare gli effetti di disturbo di bersagli fortemente riflettenti, tipici dei segnali acquisiti da sensori ad alta risoluzione in Banda-X come quelli della costellazione COSMO- SKYMED, per la generazione di prodotti accurati di interferometria SAR. Quest’ultima è una tecnica che ha importanti ricadute nell’ambito della generazione di mappe digitali altimetriche a scala globale e del monitoraggio di deformazioni associate a rischi naturali ed alla sicurezza di edifici ed infrastrutture.
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Un sistema innovativo per l’elaborazione automatica di dati SAR
Mappa di deformazione superficiale (interferogramma) indotta dal sisma di
magnitudo 8.3 del 19 settembre 2015 in Cile. L'interferogramma è stato generato
sfruttando due immagini Sentinel-1 acquisite prima e dopo l'evento.
Ogni ciclo di colore corrisponde ad uno spostamento di circa 2,8 cm.
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Il satellite europeo Sentinel-1, che opera nell'ambito del programma europeo per il monitoraggio ambientale Copernicus, rappresenta un potente sistema per la misura delle deformazioni della superficie terrestre attraverso la tecnica di Interferometria Radar ad Apertura Sintetica (InSAR), grazie in particolare alle sue caratteristiche di acquisizione a scala globale, nonché alla politica di accesso ai dati aperta e libera.
Tuttavia, I dati grezzi acquisiti dal satellite richiedono specifici algoritmi di elaborazione per essere trasformati in prodotti con informazione direttamente fruibile da un utilizzatore scientifico, e questo può scoraggiare coloro che non hanno familiarità con le tecniche InSAR.
A tal proposito, l’IREA ha sviluppato uno strumento che, attraverso una interfaccia web user-friendly, permette agli utenti di generare interferogrammi in modo automatico. Grazie a questo servizio, gli utenti possono selezionare le immagini SAR dall’archivio di dati Sentinel-1, impostare alcuni parametri di elaborazione, ed automaticamente elaborare le immagini così da ottenere l’interferogramma corrispondente. Ciò consentirà di promuovere un uso più ampio dei dati SAR di Sentinel-1, di estendere la ricerca sulle tecniche interferometriche e di rendere più semplice la generazione di misure InSAR accurate.
L’IREA ha sviluppato questo strumento web nell’ambito del progetto Geohazards TEP (Geohazards Thematic Exploitation Platform) dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), che ha lo scopo di implementare una piattaforma informatica per lo sfruttamento massiccio ed automatico di dati satellitari di Osservazione della Terra. Lo strumento web è disponibile da aprile 2016, per gli utenti scientifici appartenenti alla comunità che ruota intorno al Geo-hazard, come primo prototipo all’interno dell’infrastruttura di elaborazione dell'ESA G-POD (Grid Processing On Demand). Il prototipo diventerà un servizio pre-operativo entro l'inizio del 2017.
La notizia è stata riportata sul sito dell’Agenzia Spaziale Europea.
A Riccardo Lanari il Distinguished Achievement Award dell’IEEE Geoscience and Remote Sensing Society
Lunedì 28 settembre Riccardo Lanari, direttore facente funzioni dell’IREA, ha ricevuto l’IEEE GRSS Fawwaz Ulaby Distinguished Achievement Award 2020. Il prestigioso riconoscimento viene attribuito annualmente alla persona che per un periodo prolungato ha dato un significativo contribuito tecnico-scientifico allo sviluppo di tematiche di interesse per la Geoscience and Remote Sensing Society (GRSS) dell’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), tra cui quelle legate all’ingegneria applicata al telerilevamento della terra, degli oceani, dell'atmosfera e dello spazio, incluse le metodologie per l'elaborazione, interpretazione e diffusione dei dati e delle informazioni acquisite.
In particolare, Riccardo Lanari - si legge nella motivazione del suo premio - si è distinto “per i contributi eccezionali e la leadership nei settori dell'elaborazione dei dati e dell’interferometria SAR”.
Nel corso della cerimonia virtuale per il conferimento dei major awards, il Presidente della IEEE Geoscience and Remote Sensing Society ha detto: “Riccardo Lanari ha svolto una attività di ricerca trentennale nel settore del telerilevamento e in particolare del radar ad apertura sintetica e dell’interferometria SAR. Ha dato inoltre un contributo fondamentale allo sviluppo della ben nota tecnica SBAS (Small BAseline Subset) che è oggi una tecnica di riferimento nel campo dell’elaborazione SAR interferometrica”.
Riccardo Lanari, come è stato anche ricordato durante la premiazione, è fellow dell’IEEE, un grado riservato ai membri che si sono distinti per risultati straordinari, di significativo impatto per la società e che hanno contribuito al progresso nel campo dell’ingegneria, della scienza e della tecnologia, e ha ricevuto la Christiaan Huygens Medal dalla European Geosciences Union per i significativi progressi nel settore delle Geoscienze, legati allo sviluppo di strumenti e sistemi per il trattamento dei dati acquisiti.
Terremoto in Croazia: le deformazioni del suolo misurate dallo spazio
L’evento si è verificato lungo una faglia trascorrente destra, nota in letteratura come faglia di Petrinja, ed è stato preceduto da due scosse sismiche di magnitudo 4.7 e 5.2, verificatesi il 28 dicembre. Nelle ore e nei giorni successivi si sono inoltre verificate numerose scosse di assestamento che hanno raggiunto una magnitudo massima di 4.8.
Tramite la tecnica dell’Interferometria Differenziale Radar ad Apertura Sintentica (DInSAR), un team di ricercatori dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IREA-CNR) ha studiato il campo di deformazione superficiale indotto dall’evento sismico. In particolare, sono stati utilizzati i dati acquisiti dal satellite europeo Sentinel-1 il 18 e il 30 dicembre 2020 lungo orbita ascendente e il 23 dicembre 2020 e il 4 gennaio 2021 lungo orbita discendente, che hanno permesso di produrre gli interferogrammi mostrati in Figura 1a e 1b. In essi, ogni fascia di colore (frangia) indica uno spostamento del suolo di circa 2.8 centimetri, con una deformazione massima di circa 40 centimetri.
A partire dagli interferogrammi generati, sono state poi derivate le corrispondenti mappe di deformazione (vedi Figura 1c e 1d) tramite appropriate procedure note come phase unwrapping. Nel caso dell’orbita ascendente, la mappa mostra una deformazione caratterizzata da valori negativi fino a un massimo di -32 cm e valori positivi fino a un massimo di 38 cm, che indicano rispettivamente l’aumento e la diminuzione della distanza tra il sensore e il suolo. Nel caso dell’orbita discendente, la mappa mostra una deformazione caratterizzata da valori negativi fino a un massimo di -16 cm e valori positivi fino a un massimo di 29 cm.
Inoltre, combinando le mappe di deformazione ottenute dalle immagini Sentinel-1 ascendenti e discendenti, è stato possibile stimare gli spostamenti, sia per quanto concerne la componente verticale (Figura 1e), sia nella direzione est-ovest (Figura 1f). La mappa di spostamento verticale mostra un’area affetta da una subsidenza massima di -13 cm e da una zona in sollevamento con valori massimi di 19 cm; inoltre, la mappa di spostamento orizzontale mostra spostamenti massimi di 43 cm verso ovest e di 42 cm verso est.
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Premio "Ricerca applicata allo studio delle pericolosità geologiche" a Giuseppe Solaro
Nel corso dell’Assemblea Generale dei soci della Società Geologica Italiana 2020, che si è tenuta in via telematica il giorno 18 settembre 2020, il Dott. Giuseppe Solaro, ricercatore geofisico del CNR-IREA è stato insignito del prestigioso premio “Ricerca applicata allo studio delle pericolosità geologiche” per il biennio 2018-2019. L’attività di ricerca del Dott. Giuseppe Solaro - si legge nella motivazione del suo premio - ha una grande incidenza nel campo dello studio delle pericolosità geologiche e della loro prevenzione, tenuto conto in particolare della sua elevata specializzazione nel campo della valutazione delle deformazioni del suolo per mezzo di tecniche SAR interferometriche.
Giuseppe Solaro, Laureato in Scienze Geologiche presso l’Università di Napoli “Federico II”, ha conseguito il titolo di Dottore di Ricerca in Scienze della Terra presso la medesima università. Nel 2003, nell’ambito delle attività di dottorato, è ‘visiting student’ all’Università Blaise Pascal di Clermont-Ferrand in Francia, svolgendo la propria attività di ricerca presso il ‘Laboratoire Magma et Volcans’ per la modellazione analogica delle deformazioni superficiali del complesso vulcanico del Somma-Vesuvio. Dal 2005 al 2010 è Assegnista di Ricerca presso l’Osservatorio Vesuviano (INGV) dove si occupa della generazione di mappe e serie temporali di deformazione da dati SAR interferometrici per l’analisi di fenomeni vulcanici dei dei vulcani napoletani ed integrazione con tecniche di geodesia classica. Dal 2010 è Ricercatore a tempo determinato presso l’IREA-CNR di Napoli e nel 2013 diventa Ricercatore a tempo indeterminato presso il medesimo istituto. La sua attività di ricerca riguarda principalmente lo sviluppo di algoritmi per la generazione e per la modellazione geofisica, sia in ambiente numerico che analitico, di mappe e serie storiche di deformazione ottenute con tecniche di interferometria radar ad apertura sintetica per l’analisi di fenomeni deformativi sismici, vulcanici e di dissesto idrogeologico.
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Nepal: la terra trema ancora
Una nuova scossa di magnitudo 7.3 ha colpito il Nepal il 12 maggio 2015 ed è quella che, fra i vari after-shock, ha rilasciato la maggiore energia dopo l’evento principale del 25 aprile scorso di magnitudo 7.8.
I ricercatori dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Napoli, beneficiando delle acquisizioni radar del satellite Sentinel-1A del Programma Europeo Copernicus, hanno generato una mappa dello spostamento del suolo indotto dal sisma tramite la tecnica dell’interferometria radar differenziale.
In particolare, l’area interessata dalla deformazione si estende per circa 40 x 60 km2 a est di Katmandu e ha subito uno spostamento in avvicinamento al sensore (corrispondente alla zona in blu in figura) con un picco massimo di circa 70 cm.
Il campo di deformazione misurato a seguito di questa nuova scossa è stato indotto, molto verosimilmente, dalle stesse strutture sismogenetiche relative all'evento del 25 aprile ed è compatibile con la migrazione verso est degli after-shock.
L’attività svolta è stata realizzata nell’ambito dell’accordo tra IREA-CNR e Dipartimento della Protezione Civile(DPC), del progetto Geohazards Exploitation Platform (GEP) dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e del progetto "Infrastruttura di Alta tecnologia per il Monitoraggio Integrato Climatico-Ambientale" (I-AMICA) finanziato dal MIUR nell'ambito del Programma Operativo Nazionale (PON). I risultati presentati contengono dati Copernicus 2015.
Per visualizzare l'immagine su Google Earth clicca qui
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Una nuova frontiera per il monitoraggio del territorio col satellite europeo Sentinel-1A
Ricercatori del gruppo di Telerilevamento a microonde dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente (IREA) hanno ottenuto un sensibile miglioramento nella mappatura delle deformazioni della superficie terrestre grazie ai dati acquisiti dal nuovo satellite europeo Sentinel-1A, in orbita da un anno. Il risultato, che apre nuove prospettive al monitoraggio di terremoti e vulcani, è stato recentemente riportato sul sito dell’Agenzia Spaziale Europea.
“Il nostro studio - spiega il direttore dell'IREA Riccardo Lanari - dimostra chiaramente che possiamo drasticamente aumentare la copertura spaziale delle mappe di deformazione, in termini di densità dei pixel studiati, in confronto ai risultati ottenuti con le precedenti generazioni di sistemi SAR come ERS ed Envisat."
Ciò risulta particolarmente evidente se si confrontano le mappe della velocità media di deformazione generate con i dati acquisiti dai satelliti Sentinel-1A ed Envisat sulla zona del golfo di Napoli, dove si trovano tre complessi vulcanici attivi – il Vesuvio, i Campi Flegrei e l'isola di Ischia (Figura 1). Le mappe ottenute con i dati Sentinel-1A mostrano chiaramente l’abbassamento della parte sommitale del Vesuvio, che era solo parzialmente visibile con i precedenti prodotti ricavati da ERS e Envisat. Evidente inoltre è il miglioramento ottenuto nella densità spaziale dei punti di misura sui Campi Flegrei, caratterizzati da un sollevamento continuo.
Il risultato è stato raggiunto grazie all’utilizzo della tecnica messa a punto dai ricercatori dell’IREA nota come SBAS (Small BAseline Subset), che consente di generare mappe di velocità media di deformazione e di seguire l’evoluzione temporale degli spostamenti di singoli punti.
Interferogramma della penisola Italiana
ottenuto con i dati del satellite Sentinel-1A
acquisiti l’1 e il 13 Marzo 2015
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Già largamente utilizzata a livello internazionale, questa tecnica sta ottenendo un interesse sempre più crescente. Ciò è dimostrato, per esempio, dal grande utilizzo della versione di SBAS presente nel portale Grid Processing On Demand (GPOD) del Geohazards Exploitation Platform (GEP) dell’ESA, che consente agli utenti di eseguire, in modo automatico e attraverso un’interfaccia user-friendly, analisi avanzate delle deformazioni della superficie terrestre su dati ERS ed ENVISAT, e nell’immediato futuro anche Sentinel-1.
"La possibilità di accedere in modo aperto e gratuito ai dati SAR del satellite Sentinel-1A, caratterizzati da una vastissima copertura della superficie terrestre, apre nuove prospettive per gli scenari di protezione civile", fa notare Michele Manunta, ricercatore IREA. "Per esempio, potremmo già produrre, in un contesto operativo, misure di deformazione superficiale dell'intero territorio italiano".
La capacità di rilevare le deformazioni superficiali sarà ulteriormente migliorata dalla disponibilità del nuovo satellite Sentinel-1B, il cui lancio è previsto nel 2016, che ridurrà il tempo tra due passaggi del satellite nella stessa orbita da 12 a 6 giorni.
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Una delle attività di ricerca irea
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Campi elettromagnetici in diagnostica clinica ed in terapia
Lo studio dell’interazione tra i campi elettromagnetici e i sistemi…