Misión al planeta Tierra: LDCM

Nunca pensaron los que idearon, construyeron, lanzaron y operaron el satélite ERTS 1 que éste sería el inicio del mayor archivo de imágenes de la superficie terrestre jamás recolectado por cualquier programa. Este proyecto (llamado Programa de Satélites Tecnológicos de Recursos Terrestres) se inició en 1966, produciendo el lanzamiento de su primer ejemplar en julio de 1972. Era originalmente dirigido por la NASA, y mediante el uso de los dos instrumentos que cargaba este satélite se pretendía realizar una cobertura casi global de la superficie continental terrestre, aunque bien centrada en el territorio norteamericano. Este primer vehículo cargaba dos experimentos distintos: un conjunto de tres cámaras de luz visible e infrarrojo cercano (RBV, Vidicón de Haz de Retorno, resolución 80 metros) y un radiómetro multiespectral (MSS, Escáner Multi Espectral) con el único encargo de adquirir imágenes en todas las longitudes de onda posibles. En 1975 el programa ERTS fue rebautizado como Landsat, y por lo tanto, el satélite se renombró como Landsat 1. En enero de 1975 se lanzó Landsat 2, para complementar primero, y luego sustituir, a su gemelo. Posteriormente, en marzo de 1978 se lanzó Landsat 3, idéntico en casi todo salvo porque el sistema RBV reducía el número de cámaras de tres a dos (resolución, 40 metros), y el MSS fue actualizado para observar una nueva longitud de onda, el infrarrojo termal (que, por cierto, falló poco después del despegue). Un año y medio después del apagado de Landsat 2 tras perder el control de actitud, se lanzó el primero de la nueva generación de estos satélites. Landsat 4 fue situado en órbita en julio de 1982, con un diseño completamente nuevo. Estaba preparado para transmitir

directamente datos a las antenas de Tierra, o a través de la proyectada red TDRSS (Sistema de Satélites de Seguimiento y Retransmisión de Datos). También incorporaba novedades en el equipo científico: además de una variante actualizada del MSS, recibió el TM, Cartógrafo Temático, un sistema con mejor resolución tanto espacial (hasta 30 metros) como espectral (siete bandas por las cuatro del MSS). Poco después del lanzamiento, el satélite perdió la habilidad de transmitir datos directamente a las antenas terrestres y dejó de generar la mitad de la energía prevista. Esta circunstancia obligó a lanzar antes de lo previsto a Landsat 5 (marzo de 1984), un ejemplar clónico. Con la activación de la red TDRSS Landsat 4 pudo iniciar de nuevo su tarea científica, que volvió a detenerse en enero de 1986 tras la destrucción del transbordador Challenger. De esta manera, Landsat 5 fue el único satélite de este programa que, cuando la central nuclear soviética de Chernóbil sufrió su accidente, a los pocos días fue capaz de observar el área. Landsat 4 regresó de nuevo al servicio en enero de 1987, cuando su gemelo perdió el enlace TDRS. De esta manera, mientras el más antiguo (Landsat 3 fue desconectado en marzo de 1983) se dedicaba a adquirir imágenes de todo el globo, el más moderno solo recolectaba secuencias cuando se encontraba a la vista de las antenas terrestres. Así continuó hasta que Landsat 4 también perdió su enlace TDRS en 1993. La década de 1990 fue la época más difícil del programa Landsat. A la pérdida de su satélite más veterano (que continuó siendo monitorizado hasta el 2001) se le unió en octubre de 1993 la pérdida de Landsat 6 por un problema durante el despegue. Este satélite era una nueva actualización con respecto a los anteriores. Por primera vez se desprendía del MSS, focalizando todas las operaciones en el ETM (Cartógrafo Temático Mejorado), que poseía todavía mejor resolución espacial y espectral. El fallo en el lanzamiento obligó a continuar operando bajo mínimos a Landsat 5 hasta poder construir y lanzar el nuevo satélite,

que sucedió en abril de 1999 con el hasta ahora más moderno de todos, Landsat 7. Esto llevó a reducir todavía más las operaciones del más veterano, que por cierto, sigue en funcionamiento aunque con problemas severos, no obstante, lleva en órbita y trabajando más de 28 años. Landsat 7 tampoco se libró de problemas, ya que uno de los dispositivos correctores de su instrumento ETM+, el SLC (Corrector de Línea de Escaneo) se averió en el 2003, reduciendo con ello la cantidad de información prevista por el instrumento. Aún con los problemas, los Landsat 5 y 7 continúan operando, complementados por el pequeño pero no menos potente Earth Observing-1. Ahora, casi 14 años después de la puesta en marcha de Landsat 7 llega el momento del reemplazo.

Este programa pronto estuvo bien relacionado con las instituciones gubernamentales. Su utilidad fue vista pronto, y varios departamentos del gobierno estadounidense empezaron a involucrarse. Esto llevó al entonces Presidente Jimmy Carter a firmar en 1979 la Directiva Presidencial 54, en la que se ordenaba pasar el control del programa Landsat de la NASA al NOAA (Administración Nacional Oceánica y Atmosférica), dependiente del Departamento de Comercio, a la vez que recomendaba la fabricación de cuatro nuevos ejemplares para mantener una continuidad de datos con respecto a los primeros satélites del programa. A su vez, NOAA designó a EOSAT (Compañía de Satélites de Observación Terrestre), una empresa privada, la responsable de procesar, archivar y vender las imágenes del programa, y a la vez desarrollar los Landsat 6 y 7. Los problemas del programa comenzaron en 1989. NOAA se había quedado casi sin presupuesto debido a que no habían solicitado la financiación apropiada, e informaron que esto provocaría el cese de operaciones de los satélites que por aquel entonces estaban funcionando. Eso llevó al presidente del Consejo Espacial Nacional a entregar financiación de emergencia para poder finalizar las operaciones anuales del programa. Los problemas financieros continuaron en 1990 y 1991, cuando NOAA solo recibió la mitad del presupuesto necesario por parte del Congreso estadounidense, argumentando que el resto tendría que ser proporcionado por las agencias usuarias de las imágenes tomadas por los Landsat. Todo esto llevó a que EOSAT dejara de procesar los datos del programa a finales de 1992 por falta de financiación. Meses antes, el entonces presidente George Bush (padre) firmó la recientemente aprobada Acta Política para el Escaneo Remoto de la Tierra, en la que se reconocía el inmenso valor del programa, autorizaba la fabricación de Landsat 7 y aseguraba la completa disponibilidad del archivo de datos para todo el mundo que lo quisiera al menor coste posible. Desde el lanzamiento de Landsat 7, la responsabilidad de adquirir, procesar y distribuir la información de estos satélites regresó al Centro de Datos EROS (Sistemas de Observación de Recursos Terrestres), un centro adscrito al servicio USGS (Reconocimiento Geológico de Estados Unidos), una organización del Departamento de Interior. En el año 2005, el Presidente de aquellos días, George W. Bush (hijo) firmó la autorización para la construcción de la unidad número 8 del programa Landsat.

Recibe el anodino nombre de LDCM, Misión Landsat de Continuidad de Datos, cuyo nombre ya deja claro el objetivo principal de este vehículo. El desarrollo de este satélite (al igual que su antecesor) ha corrido a cargo de la NASA, concretamente al Centro de Vuelos Espaciales Goddard, y una vez esté en órbita y funcionando, el control operacional de LDCM pasará al USGS. Este satélite supone una nueva generación de satélites del programa Landsat.

LDCM no es precisamente un peso pluma, sin embargo, ha sido aplicado a su construcción hardware completamente fiable y probado en el espacio. El bus de este satélite utiliza la plataforma estándar modular LEOStar-3, desarrollada por la empresa Orbital. Esta es una plataforma configurable dependiendo de los requisitos de cada cliente. Su fabricación modular significa que resulta fácil de construir, y capaz de recibir rápidas modificaciones para ser adaptada a los requerimientos de cada misión. Este bus estándar incorpora todos los medios para el funcionamiento del satélite, tales como comunicaciones, computación, alimentación, control termal y mantenimiento orbital. Dependiendo de la misión, el bus puede ser completamente redundante en sus sistemas primarios, poseer una redundancia selectiva, o carecer de ella, es decir, poseer ejemplares únicos de cada sistema de a bordo (o como se llama técnicamente, Single-String, cuerda única). Esta plataforma ha sido usada para crear algunos de los más recientes vehículos espaciales, entre ellos los observatorios Swift y Fermi y la sonda asteroidal Dawn. En el caso de LDCM, la redundancia es total. El bus es una estructura octogonal construida mediante secciones a modo de panal de abeja elaboradas en aluminio, que almacena en su interior la inmensa mayoría de sistemas de funcionamiento. Posee las partes móviles mínimas e imprescindibles, potenciando así la fiabilidad. En una de las bases del satélite se encuentra el anillo de unión a la etapa superior del lanzador, mientras que en la opuesta se sitúa el equipo científico. Como todos los satélites que utilizan esta plataforma, posee unas excepcionales cualidades para controlar su actitud, con una precisión inaudita. Para ello usa unidades de referencia inercial, sensores solares, dos escáneres estelares y ruedas de reacción para garantizar la estabilización en sus tres ejes, en conjunción con el sistema de propulsión formado por 8 propulsores y un depósito de combustible que almacena 395 kg. de hidracina. El ordenador está completamente probado en vuelo, y se complementa con un almacenador de estado sólido que es capaz de guardar hasta 3.14 Terabits de información. Como gran parte de los satélites actuales, dispone de dos tipos distintos de transmisores. Un receptor en banda-S se encarga de recibir los comandos desde Tierra, mientras que un transpondedor de banda-X envía toda la información recolectada a 384 Megabits por segundo usando dos canales. Obtiene su energía del Sol, usando un panel solar de 9 metros de largo por 0.4 de ancho con cuatro secciones que nace de uno de los laterales del bus, almacenándola en una batería de níquel-hidrógeno. Para mantenerse en los rangos de temperatura óptimos de funcionamiento, utiliza mantas multicapa, radiadores y calentadores eléctricos. El instrumental científico, por primera vez, no deriva de sistemas de anteriores Landsat, sino que resulta totalmente nuevo, pero es capaz de satisfacer los requerimientos del programa. El principal es OLI, Cámara Terrestre Operacional. Este es un sistema

radicalmente diferente del ETM+ de Landsat 7, pero que puede cumplir gran parte del trabajo de éste. OLI está formado por un telescopio reflector de cuatro espejos (la apertura posee dos protuberancias: una que apunta directamente hacia la Tierra, y otra que se dirige hacia un lateral para recoger la luz solar para calibrar los sensores, mientras que un pequeño sistema se encarga de bloquear alternativamente una de las entradas para que la otra pueda trabajar) unido a un conjunto lineal de espectrómetros integrado por cinco módulos cargados cada uno con cuatro detectores digitales, capaces de registrar 9 longitudes de onda, desde el pancromático (blanco y negro), pasando al visible e infrarrojo cercano, y terminando en el infrarrojo de onda corta. En modo de blanco y negro la resolución es de 15 metros, mientras que en el resto es de 30. Con respecto al sensor de su antecesor, carece de la banda de infrarrojo termal, pero añade dos bandas que nunca ha portado ningún otro satélite de la familia: una para tomar imágenes de zonas costeras y aerosoles atmosféricos, y otra de infrarrojo de onda corta para la obtención de secuencias en las que existan nubes de cirros. OLI tiene una ventaja muy clara con respecto al ETM+. En vez de barrer la zona de escaneo de lado a lado, la configuración del conjunto de espectrómetros permite que todos funcionen en combinación. Cada sensor funciona en el modo llamado Push-Broom (avance en escoba) mediante el cual adquiere una estrecha tira vertical a medida que el satélite orbita. De esta manera, conjuntando todas las tiras de cada espectrómetro se creará la imagen requerida, cubriendo una zona de 185 km. de ancho. Esta es la primera vez que un Landsat usa este método de adquisición de imágenes, ya usado en muchas misiones de espacio profundo (empezando por el sistema MOC de Mars Global Surveyor), y se ha probado que es altamente eficiente, creando secuencias de altísima calidad. Este sistema ha sido desarrollado a partir del diseño y experiencia operacional del experimento tecnológico/instrumento científico ALI que porta el aún activo Earth Observing-1, lo que ha provocado una reducción de coste de fabricación mucho mayor en comparación con un desarrollo comenzado desde cero. En conjunción con OLI, LDCM incorpora un segundo instrumento. Se llama TIRS, Sensor de Infrarrojo Termal. Este es un innovador aparato científico que utiliza principios de la

 física cuántica para detectar la emisión de infrarrojo termal por parte de la superficie terrestre usando también el método Push-Broom. El principal motivo de TIRS es continuar el archivo de datos en esta franja del espectro. A diferencia de sensores anteriores de los satélites del programa, este sistema recoge dos bandas de esta longitud de onda (resolución 100 metros) para unirlos posteriormente a las imágenes que OLI adquiera para así crear productos de datos y mapas del terreno corregidos radiométrica y geométricamente. Conjuntando los dos sistemas, LDCM dispone de 11 bandas espectrales, en comparación con las 8 de su antecesor, siendo netamente superior, además, en calidad de imágenes. Una vez a plena carga, antes del lanzamiento, ofrece un peso en Tierra de 3.085 kg.

Por primera vez en la historia del programa Landsat, no usará un lanzador Delta. El incremento de masa del satélite y las altas prestaciones de la nueva generación de cohetes ha permitido usar un lanzador de una categoría superior. El escogido para LDCM es el ya bien conocido Atlas V-401, que posee una larga lista de éxitos a sus espaldas (MRO, LRO/LCROSS, SDO y más recientemente RBSP). Al igual que el resto de misiones de este programa, será lanzado desde la Base de la Fuerza Aérea en Vandenberg, California, y el primer intento de lanzarlo ocurrirá el 11 de febrero. El objetivo es colocar a LDCM en una órbita polar sincrónica solar a 705 km. de altitud, acompañando así a su antecesor, Landsat 7, en su revolución en torno a la Tierra. Una vez situado en la órbita proyectada, el satélite abandonará esta aburrida designación para llamarse Landsat 8.

En la larga historia de este programa, la creciente galería de imágenes de la superficie terrestre ha probado ser excepcionalmente valiosa, debido principalmente a la capacidad de captar cambios en el terreno a lo largo del tiempo. Las imágenes tomadas por todos los anteriores Landsat tienen múltiples aplicaciones: estudio geológico, principalmente en áreas volcánicamente activas, planificación urbana y estudio de los efectos de la expansión de las ciudades sobre el terreno, movimiento de dunas, efectos de desastres naturales o provocados por la actividad humana, usos de la tierra, administración de los recursos agrícolas y ayuda a los agricultores a realizar una cosecha óptima, estudios de la salud de los bosques, evolución de las capas de hielo polares y glaciares, búsqueda de materiales potencialmente peligrosos para el inicio de graves incendios forestales, y así un largo etcétera. La puesta en órbita de LDCM no solo permitirá incrementar las bases de datos acerca de todo esto, sino que gracias a sus sensores de última tecnología muchos de estos aspectos se verán enormemente enriquecidos gracias a las nuevas bandas espectrales añadidas a sus dos experimentos, y sobre todo a una cadencia de adquisición de imágenes que dobla la de su antecesor. Con el lanzamiento de este satélite se podrán llenar los huecos que los problemas de Landsat 5 y 7 han originado, y que han sido apenas cubiertos por Earth Observing-1.

LDCM se unirá así a todo el servicio de observación terrestre de la NASA llamado EOS, como su elemento más moderno, para así complementar a toda la legión de satélites que llevan, en algunos casos más de una década, observando continuamente la evolución e interacción de los sistemas terrestres.

El servicio que el programa Landsat ha proporcionado a la ciencia terrestre es valiosísimo, y con LDCM no cabe duda que este archivo mejorará en cantidad, pero sobre todo, en calidad. La comunidad científica lleva deseando tener un nuevo Landsat mucho tiempo, y si todo sale según está programado, a partir de marzo tendrán en funcionamiento sin duda su más potente herramienta.