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Ciencia Espacial
Misión SMOS
15 de Diciembre de 2003.

Foto: EADS CASA EspacioSMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) es una de las misiones de la Agencia Espacial Europea (ESA) dentro del programa “Planeta Vivo”, concebido para avanzar en el conocimiento del comportamiento de la Tierra y desarrollar nuevas tecnologías de observación desde el espacio. Este satélite proporcionará mapas de humedad del suelo y de salinidad de los océanos que ayuden a profundizar en la estructura de la criosfera.

Hasta la fecha no se han podido obtener mapas de humedad y salinidad desde el espacio, con lo cual la medida de estos parámetros geofísicos es local y no continua. De ahí la importancia de contar con un satélite que proporcione medidas geofísicas a lo largo de toda la superficie del planeta cada tres a cinco días. Oceanógrafos, geólogos y biólogos cuentan con ello para mejorar las predicciones climatológicas, entender mejor la relación entre el ciclo del agua y la meteorología y proporcionar nuevos enfoques para conocer el fenómeno del cambio climático.

La salinidad influye en la circulación de las masas de agua en los océanos que provocan la formación de los fenómenos climatológicos conocidos como El Niño o La Niña, que provocan inundaciones o sequías. La evaporación y la filtración dependen del grado de humedad del suelo y del contenido de agua de la vegetación, que son piezas clave para entender el ciclo hidrológico y vigilar las reservas de agua dulce del planeta.

La misión SMOS consiste en un satélite de órbita baja heliosincrónica con una altitud de 755 km, lo que le permitirá sobrevolar cualquier punto del planeta cada 3 días. SMOS es el fruto de la cooperación de tres instituciones europeas: la ESA, el CDTI español (Centro de Desarrollo Técnico e Industrial), y el Centro Nacional de Estudios Espaciales francés (CNES). El satélite se compone de una plataforma genérica Proteus y la carga de pago basada en el Instrumento MIRAS (Microwave Imaging Radiometer using Aperture Synthesis), que está siendo desarrollada por un consorcio de empresas y universidades europeas lideradas por la empresa española EADS CASA Espacio. De hecho, ésta es la primera vez que España lidera un instrumento de tal complejidad a nivel industrial, sin olvidar el apoyo esencial de los científicos españoles y franceses.
MIRAS es un radiómetro, es decir, uno de esos instrumentos que detectan la radiación electromagnética de un cuerpo que se encuentra a una cierta temperatura en una banda de frecuencia determinada. Dado que las microondas son sensibles a cambios en la constante dieléctrica del medio, cualquier cambio en el contenido de agua induce cambios en las propiedades del dieléctrico y afecta a la emisividad y por tanto a la temperatura de brillo (o radiación) detectada por el radiómetro. Los teóricos de microondas han encontrado una relación directa entre la humedad del suelo y la salinidad de los océanos con la emisividad de la Tierra a 1,4 GHz. Por eso, MIRAS medirá de forma pasiva el ruido electromagnético generado por la Tierra en banda L (1,4 GHz). Actuará con una resolución espacial de 50-100 km y 5K de sensibilidad radiométrica, en dos modos de operación: dual (con polarización de las antenas en Vertical y Horizontal) o polarimétrico (combinando ambas polarizaciones simultáneamente).

MIRAS es un radiómetro con apertura sintética en 2D. Siendo una alternativa a los instrumentos de apertura real, la interferometría permite sintetizar una antena teórica de apertura muy grande (el tamaño de la antena condiciona la resolución geométrica) a partir de un conjunto numeroso de pequeñas antenas, con lo cual se consigue que la relación masa / resolución sea muy adecuada para un satélite. MIRAS consta de una estructura central, y tres brazos en forma de Y. Cada brazo se compone de tres segmentos que están unidos por bisagras. Los brazos están plegados a los flancos de la estructura central durante el lanzamiento. Un mecanismo compuesto de un motor de muelles, un regulador de velocidad y un conjunto de correas y poleas que trasmiten el par motor a todos los segmentos del brazo, permite que el despliegue sea simultáneo y que no provoque ninguna perturbación al satélite. La estructura del instrumento está hecha con fibra de carbono, que proporciona una alta rigidez con una masa mínima para soportar las cargas que sufre el Instrumento durante el lanzamiento. La envergadura de MIRAS con lo brazos desplegados alcanza los 8 metros con una masa de 350 kg. A lo largo de los tres brazos y en la estructura central se ubican 66 LICEF (Light Cost Effective Front-end) que se componen de un receptor en banda L (1.404 - 1.423 MHz) y una antena de parche de cuatro sondas con un circuito de combinación/polarización que garantiza la recepción sea cual sea la posición del instrumento. Cada LICEF mide el nivel de ruido emitido por la Tierra, a través de una compleja cadena de amplificación y filtrado en radiofrecuencia compuesta de circuitos integrados miniaturizados, con el fin de reducir el consumo y la masa. La frecuencia de trabajo seleccionada es una banda protegida para radioastronomía y por tanto libre de interferencias. La señal digital producida por cada LICEF se transmite a través de fibra óptica - ideal por su alta velocidad de transmisión e inmunidad a las interferencias - al DICOS (Correlador Digital), el cual sintetiza las señales producidas por todos los LICEF que se calibran a intervalos regulares para unificar su comportamiento. Los datos generados por DICOS durante la observación y la calibración son enviados a tierra en banda X para su post-procesado. Así se obtienen mapas de temperatura de brillo que, tras aplicar los algoritmos científicos, son transformados en mapas de humedad y salinidad.

En la realización del instrumento, están tomando parte activa como suministradores de varios subsistemas, las empresas españolas: Mier Comunicaciones, Rymsa y Sener. Asimismo, otras empresas y universidades españolas dan soporte en tareas específicas a EADS CASA Espacio.

El control y operación de la misión SMOS se realizará desde el Segmento Terreno que estará compuesto, por una parte, del centro de control y mando, situado en Toulouse y responsable del control del satélite, y por otra, del centro de programación de operaciones y procesado de datos, situado en Villafranca (Madrid) y que se está desarrollando dentro del Plan Nacional del Espacio Español, dirigido por el CDTI. Esta parte del segmento terreno, cuenta también con una amplia participación de la industria española y su realización está a cargo del consorcio formado por Indra Espacio, GMV e INSA.

Los orígenes de la misión SMOS se remontan a 1998 cuando EADS CASA Espacio fue seleccionada por la ESA para el desarrollo del prototipo de un brazo completamente equipado del Instrumento (MIRAS Demonstrator Pilot Project I/II), destinado a desarrollar las tecnologías necesarias y a demostrar la viabilidad del concepto. Éste se ha materializado en ensayos de despliegue de un brazo completo y en la validación de las imágenes. Al proyecto inicial de demostración de MIRAS, le sucedieron los contratos de la misión SMOS de fase A (análisis y viabilidad de la misión, y concepción de la arquitectura del Instrumento) y fase B (diseño de detalle del Instrumento), ahora en curso. El trabajo realizado incluye el desarrollo de SEPS (SMOS Performance Simulator), simulador del Instrumento y de la misión, que reproduce fielmente el comportamiento de MIRAS y permite validar la arquitectura, las prestaciones y los algoritmos de procesamiento de datos. Recientemente, el Comité de Política Industrial de la Agencia Espacial Europea aprobó unánimemente el inicio de las fases C/D y E1 (fabricación, integración y calificación) del instrumento del satélite con EADS CASA Espacio como contratista principal. El valor aproximado de la participación española en estas fases será de más de 32 millones de Euros. La fecha de lanzamiento del satélite está prevista para marzo de 2007. (EADS CASA Espacio)

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