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Ciencia
Espacial
Misión SMOS
15
de Diciembre de 2003.
 SMOS
(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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