Um laser troca espelhos móveis por 256 comprimentos de onda e pinta uma faixa 3D contínua do terreno abaixo do avião
Tecnologia da NASA utiliza difração para direcionar pulsos de laser e alcança resolução de 22 centímetros em testes aéreos de mapeamento tridimensional
Um equipamento desenvolvido pela NASA conseguiu mapear o terreno em três dimensões com resolução horizontal de aproximadamente 22 centímetros, utilizando um laser que alterna rapidamente entre 256 comprimentos de onda. Chamado CASALS, o instrumento dispensa espelhos móveis para direcionar os pulsos e poderá transformar a observação de florestas, relevo e mudanças ambientais por satélite.
Por que o CASALS foi desenvolvido para eliminar lacunas nos mapas da Terra?
Satélites equipados com lidar já conseguem medir a altura de árvores, geleiras e superfícies terrestres. Entretanto, muitos instrumentos registram pontos ou faixas relativamente estreitas, deixando grandes espaços sem medições diretas entre suas trajetórias.
O CASALS foi desenvolvido no Centro de Voos Espaciais Goddard, da NASA, para enfrentar essa limitação. Sua proposta consiste em distribuir rapidamente pulsos luminosos por uma faixa contínua, criando representações tridimensionais mais completas sem depender de mecanismos pesados para movimentar o feixe.
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Como 256 comprimentos de onda direcionam o laser sem espelhos móveis?
O instrumento utiliza um laser ajustável, centrado em aproximadamente 1.040 nanômetros, na região do infravermelho próximo. A cada pulso, o sistema seleciona um dos 256 comprimentos de onda e envia a luz através de uma rede óptica de transmissão.
Essa rede possui sulcos microscópicos que provocam difração. Como cada comprimento de onda sai em um ângulo ligeiramente diferente, os pulsos alcançam posições distintas no terreno. O movimento do avião completa a varredura, formando uma faixa tridimensional contínua.
A arquitetura combina cinco características importantes:
- Laser ajustável que percorre 256 comprimentos de onda;
- Rede de difração responsável pelo direcionamento dos pulsos;
- Ausência de espelhos móveis para a varredura principal;
- Detectores capazes de registrar sinais luminosos muito fracos;
- Medições sucessivas da vegetação e da superfície terrestre.
O vídeo From Space to Soil: How NASA Sees Forests, publicado pelo NASA Goddard em junho de 2025, mostra como instrumentos lidar identificam a altura e a estrutura das florestas. A apresentação utiliza principalmente as missões GEDI e ICESat-2, tecnologias relacionadas que ajudam a contextualizar o avanço proposto pelo CASALS.
Como o CASALS transforma reflexos de luz em mapas tridimensionais?
Quando um pulso atinge uma árvore, parte da luz retorna após refletir nas folhas e nos galhos. Outra parcela pode atravessar aberturas na vegetação e alcançar camadas inferiores ou o próprio solo.
O instrumento registra o intervalo entre a emissão e o retorno desses sinais. Combinando esse tempo com a posição do avião e a direção de cada pulso, os pesquisadores conseguem reconstruir diferenças de altura e distinguir componentes da cobertura vegetal.
O que os testes aéreos revelaram sobre a precisão do instrumento?
A NASA divulgou os resultados do CASALS em 21 de outubro de 2026. O protótipo havia realizado voos em novembro de 2024, transportado por uma aeronave B200 King Air, incluindo observações de regiões florestais no leste dos Estados Unidos.
Voando a aproximadamente cinco quilômetros de altitude, o sistema alcançou resolução horizontal próxima de 22 centímetros. Os resultados permitiram distinguir detalhes da vegetação, incluindo galhos individuais e pequenas variações na elevação do terreno.
Quais características tornam o CASALS diferente dos lidars anteriores?
Além do direcionamento óptico, o equipamento utiliza uma matriz de detectores com eficiência quântica próxima de 80%. Isso significa que aproximadamente quatro em cada cinco fótons recebidos podem ser convertidos em sinais detectáveis, melhorando o aproveitamento da luz refletida.
Essa sensibilidade é importante para superfícies escuras e ambientes com vegetação densa. Entretanto, a resolução obtida nos voos não deve ser confundida com o desempenho de um futuro satélite, que trabalharia a altitudes muito maiores.
| Característica | Resultado ou especificação |
|---|---|
| Comprimentos de onda | 256 posições de varredura |
| Laser central | 1.040 nanômetros |
| Resolução horizontal aérea | Aproximadamente 22 centímetros |
| Eficiência dos detectores | Cerca de 80% |
Por que essa tecnologia poderá transformar o monitoramento das florestas?
Mapas tridimensionais contínuos podem ajudar a estimar a estrutura das florestas, acompanhar mudanças na vegetação e identificar alterações no relevo. Essas informações são importantes para pesquisas sobre armazenamento de carbono, biodiversidade e transformação das paisagens.
O CASALS ainda é um protótipo aerotransportado, não um instrumento operacional em órbita. A NASA pretende realizar novos testes em 2027, ampliar a largura da faixa observada e incorporar processamento de dados a bordo. Somente depois dessas etapas será possível avaliar sua aplicação em futuras missões espaciais.
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