Gracias al uso de satélites es posible obtener fotografías de la superficie terrestre  y saber con exactitud cuántas casas hay en un país; detectar de-forestación; usarla militarmente, planificar el uso agrícola de una tierra, mapear desastres naturales, etc..

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Desde las primeras imágenes desde el espacio allá por octubre de 1946 a bordo del cohete V-2 a más de 100 kilómetros de altitud, Clyde Holliday, el ingeniero que desarrolló la cámara de 35 mm. con la que hizo historia nacía la era de la fotografía espacial. Una década más tarde un satélite artificial hizo una foto de la superficie terrestre, un punto del océano Pacífico iluminado por el Sol y cubierto por las nubes.

Primer foto de la tierra desde el espacio.

Hoy en día hay más de 5000 satélites en órbita con diferentes funciones. Pero ex trabajadores de la NASA en 2010 fundaron Planet Labs, una empresa que ofrece un sistema de nanosatélites o doves («palomas»). Son unidades de pequeño tamaño posicionados en el espacio y llegan a 200 en funcionamiento que pueden mapear toda la superficie continental.

Estos satélites de apenas 5 kilos, tienen tamaño de una caja de zapatos, pudiendo abaratar costos y enviar un mayor número de aparatos al exterior. Pueden obtener casi un millón y medio de imágenes diarias.

Comparativa de tamaño con otros satélites más viejos.

Utiliza magnetómetros, giroscopios y fotodiodos para posicionarse. Se puede comportar como un imán permanente, permaneciendo bloqueado y alineado con el eje del campo magnético de la Tierra. El almacenamiento de energía es proporcionado por 8 celdas de ion-litio, que proporcionan 20 Ah de carga a plena capacidad. Las baterías se recargarán mediante TASC montadas en el cuerpo  (Triangular Advanced Solar Cells).
Contienen lentes (Zeiss f1.4 / 90 mm) y una cámara de alta resolución que permite detalles de 3 a 5 metros.

La frecuencia de revisión, o la frecuencia con la que pasa sobre un área determinada, actualmente no tiene precedentes entre los sistemas satelitales existentes en órbita. La empresa puede llegar a construir 40 aparatos por semana, con lo que podría reemplazar toda su flota en apenas un mes.

Alang, India.

Posibles usos: La extensa mina de oro «La Pampa» ha crecido rápidamente a lo largo de los años. Sin embargo, en 2016, la mina se derramó al sur del río Malinowski y entró ilegalmente en la Reserva Nacional Tambopata, un bosque protegido. La Asociación de Conservación del Amazonas utilizó los datos del Planeta para publicar una serie de alertas que rastrearon cientos de hectáreas de expansión ilegal y mapearon alteraciones en el curso del río Malinowski. El gobierno peruano ha intervenido y ahora se está enfocando activamente en el equipo de minería citado ilegalmente dentro de la reserva.

Sydney, Australia.

Los satélites toman fotografías en varias áreas, las almacenan y las transmiten cuando se colocan sobre una estación terrestre. Planet Labs luego procesa las imágenes y las carga en línea para que cualquier cliente pueda acceder a ellas.

También han realizado fotografías no cenitales, sino en ángulo dando una nueva forma de ver muchos lugares.

Matemáticas, física, óptica…

Vamos a ver un poco el tema de la resolución de estos aparatos. Las imágenes que vemos en Google o Bing pueden llegar a mostrar 50 pixels por cada metro en la superficie terrestre. Esto es debido a la ayuda no solo de fotos satelitales sino de imágenes tomadas por aviones que vuelan más cerca de la tierra.

Pero en imágenes satelitales lo máximo que se puede obtener con el WorldView-3 que pesa 2.800 kilogramos, es del orden de 1 pixel por metro (similar a las imágenes en el espacio profundo para planetas como Júpiter y Venus).

Dadas las estrictas dimensiones de la unidades DOVE, hay límites físicos en cuanto a qué tamaño pueden tener las ópticas. Estas restricciones establecen límites ajustados para el tipo de imágenes que se pueden tomar. Las capacidades de resolución de la tierra de una cámara espacial están dadas por la ecuación 1, que relaciona la resolución de la Tierra, la altitud del satélite, la longitud focal y el tamaño de pixel del sensor de imagen como se muestra en el siguiente diagrama:

F = Longitud focal;
I = Tamaño de pixel del sensor;
A = Altitud del satélite;
R = Resolución de la Tierra;

Tenemos algunas limitaciones, la distancia focal está dada por el tamaño del propio aparato y es de 20 cm. El lente no puede exceder los 10 cm. Dadas las limitaciones de espacio en un cubo, y los límites establecidos por la física, se tomó 9 cm.(*) para el diámetro del lente de enfoque a una altitud de 575 km. de la tierra.
(*) La longitud de onda más baja, la del color rojo (700nm) será también una limitante en relación al tamaño.

Suponiendo entonces un índice de refracción de 1.6, se calcula un límite de resolución teórica de 2.7951 mts. Dado que se necesita un retroceso seguro de ese límite, se decide utilizar una ancho de píxeles de 4.812 mts. para la resolución de la Tierra .

En este punto las cámaras disponibles comercialmente de este tipo no servían, solo permitían 4 megapixels (aproximadamente 200 metros por pixel). En este punto  se opta por desarrollar la cámara.

Se opta por el sensor del celular Nokia Pure View 808 con 7728×5368 píxeles (10.82 mm X 7.52 mm) con un tamaño de pixel de 1.4µm. La resolución máxima de la Tierra en una fotografía es de 37.188 km. x 25.83 km. El campo de visión efectivo de esta fotografía desde el satélite es 4.51 °.

Tomando el tamaño de la tierra y la capacidad de cada satélite, se obtiene la cifra de 532,476 fotos (40 Tb) para cubrir toda la tierra en imágenes todos los días. Transmitir toda esa información y determinar que cantidad mínima de satélites es necesaria determinó que cada uno debe tomar 7,396 fotos osea 558.06 GB.

Esta es una vista a grandes rasgos de las consideraciones que fueron tomadas en cuenta por la empresa a la hora de crear estos nanosatélites.