Misión al planeta Tierra: GPM Core

El satélite TRMM fue lanzado desde el Japón el 27 de noviembre de 1997 para una misión de unos dos años. Situado en órbita baja (entre 400 y 410 km. de altitud) y con una inclinación moderada (35º), tenía el encargo de estudiar la cantidad de precipitación en las regiones tropicales y subtropicales. Cubriendo la Tierra desde la costa africana del Mar Mediterráneo hasta el Cabo de Buena Esperanza, esta área le permite examinar todo núcleo de tormenta que se forma en esta área. De esta forma, es capaz de detectar y monitorizar la evolución de toda tormenta tropical, huracán o tifón que aparece. Cargando cinco instrumentos, dos han resultado instrumentales. Por un lado, el TMI ha sido capaz de medir el tamaño de las gotas de agua encerradas en las nubes de tormenta, indicando como se precipita hacia la superficie, completando cálculos de la cantidad de lluvia, de moderada a alta, que se produce en ese núcleo tormentoso. Por el otro, el PR es el primer instrumento de su tipo situado en el espacio, y a

través de sus mediciones se sabe el ratio de precipitación de todo núcleo de tormenta, permitiendo construir recreaciones en tres dimensiones de la cantidad de precipitación de todo tifón, huracán o tormenta tropical que aparezca. Actualmente, TRMM es uno de los satélites de observación terrestre más veteranos, y aunque ha perdido alguna capacidad, todavía continúa entregando información muy importante con respecto a las tormentas. Así, huracanes como el Katrina, o más recientemente el tifón Haiyan de las Filipinas, entraron en su campo de visión. Sin embargo, su órbita y sus capacidades limitan lo que nos puede enseñar acerca del ciclo del agua en nuestro planeta.

Como bien sabéis, la Tierra es el único lugar del sistema solar en el que el agua existe en sus tres estados: líquido (mares, océanos, ríos, lagos, acuíferos), sólido (capas polares, glaciares, icebergs) y gaseoso (vapor de agua). Su presencia en cierta medida regula varios aspectos del sistema terrestre, tales como la absorción o emisión de la radiación infrarroja que entra desde el Sol o que emite la superficie para su expulsión al espacio. Uno de los aspectos del ciclo del agua, y uno de los mayores reguladores de la temperatura global del planeta es la precipitación, en todas sus formas. Así, la lluvia ligera o torrencial, granizo, o nevadas, no son más que elementos que ayudan a equilibrar la temperatura de la Tierra, pero es que además prácticamente toda forma de vida terrestre necesita agua, por lo que el reabastecimiento de toda fuente de agua a partir de las precipitaciones permite que la vida pueda continuar. Pero claro, medir el ratio de precipitación globalmente desde la superficie es prácticamente imposible, y saber qué está precipitando sobre distintas zonas de la Tierra es tarea solo para satélites.

Repitiendo el éxito de TRMM las agencias espaciales NASA y JAXA se han vuelto a unir para crear un satélite que vaya más allá. No solo medirá el ratio de precipitación líquida en regiones tropicales y subtropicales de media a alta intensidad, sino que ha sido optimizado para detectar precipitación de baja a media intensidad, de granizo e incluso de nieve a distintas intensidades. Pero esto no es todo. A partir de este proyecto, la NASA, en asociación con JAXA, creó un programa para saber qué y cuanto está precipitando en todo el mundo al mismo tiempo, un aspecto muy importante tanto para los científicos como para los meteorólogos. Este proyecto se llama GPM, Medición de Precipitación Global, y entra dentro del programa PMM, Misión de Medición de Precipitación. Lo que busca la NASA es emplear otros satélites con instrumentación similar para obtener mediciones acerca de qué, cuánto y cómo está precipitando en un determinado lugar del planeta. En esencia, crear una constelación de satélites que cubran todo el planeta.

El instrumento clave del proyecto GPM es el llamado Observatorio Núcleo GPM, o GPM Core. Es el mayor satélite jamás construido en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard, y está dotado, como es normal, de todo lo necesario para funcionar, como su ordenador y almacenador de datos de estado sólido, transmisor de banda-S unido a antenas de baja ganancia y a una antena parabólica de alta ganancia situada en lo alto de un mástil (transmitiendo a través de la red TDRSS), sistema de control de actitud, propulsión, control termal, y generación y almacenamiento de energía. Tiene 11.6 metros de envergadura con sus paneles solares rotatorios desplegados, y mide 6.5 metros de alto por 4.9 de largo. Ha recibido dos instrumentos para realizar sus mediciones acerca de la precipitación. El primero es GMI, Cámara de Microondas de GPM. Construido por la empresa Ball para la NASA, es un sistema de escaneo de microondas pasivo que consiste en tres elementos: la antena receptora, los detectores, y el montaje rotatorio para la antena. Técnicamente es un radiómetro de escaneo cónico que ha sido diseñado para rotar a 32 rpm. La antena de 1.2 metros de diámetro recibe la intensidad de la energía de microondas emitida por todo el sistema terrestre para llevarla a los detectores. A diferencia del TMI de TRMM y sus nueve canales, GMI dispone de 13 para

poder detectar además lluvia ligera y precipitación de nieve. Con un ancho de escaneo de 885 km., lo cubre barriendo de lado a lado a lo largo de su órbita, permitiendo cubrir todo un núcleo de tormenta, mientras que el paso sobre la estructura del satélite sirve para calibrar el aparato. A partir de lo detectado por GMI los científicos serán capaces de distinguir entre lluvia o nieve así como cuantificar la intensidad de precipitación y calcular el ratio de precipitación. El segundo es el DPR, Radar de Precipitación de frecuencia Dual. Elaborado por la empresa NEC Toshiba Space Systems para JAXA y el Instituto Nacional de Tecnología de Información y Comunicaciones, supone una evidente mejora del instrumento PR de TRMM. Realmente son dos radares de precipitación, el principal midiendo en banda-Ku (ancho de escaneo 245 km.), y un nuevo sistema de medición en banda-Ka (120 km.) que combinarán sus resultados para no perder ni una sola partícula de precipitación. Conjuntando la información de ambos radares se podrán realizar mediciones acerca de la distribución del tamaño de las partículas, es decir, la cantidad de gotas de lluvia de distintos tamaños existen en distintas capas de nubes y cómo se extienden por toda la tormenta. Estudios en profundidad de los datos del DPR permitirá identificar si lo que precipita es lluvia o nieve, intensidad de precipitación, flujos de agua o contenido de agua en una nube. Dado el menor ancho de escaneo del sistema de banda-Ka, este se encuentra en el centro del ancho de escaneo del radar de banda-Ku, lo que permitirá combinar la información y crear perfiles de intensidad de precipitación con una resolución máxima de 5 km., y en conjunto con GMI, mejorar la exactitud de las estimaciones de precipitación de lluvia o nieve. A plena carga declarará una masa máxima de 3.850 kg.

Si la NASA proporciona el satélite y un instrumento, JAXA ha suministrado el segundo instrumento y además se encargará de los servicios de lanzamiento. Como TRMM, la misión de GPM Core se pondrá en marcha cuando despegue desde el Centro Espacial Tanegashima a bordo de uno de los lanzadores más potentes del Japón, el H-IIA. El 27 de febrero del 2014 está previsto el lanzamiento, y su órbita será similar a la de TRMM, aunque con una mayor inclinación. Tras maniobrar después de liberarse de la etapa superior, estará situado en una trayectoria circular a 407 km. de altitud sobre la Tierra, con una inclinación de 65º con respecto al ecuador terrestre.

Con la puesta en marcha de la misión de GPM Core, se iniciará la constelación del proyecto GPM, que comprende varios satélites ya en órbita que cargan instrumentación de microondas: de la NASA, Suomi NPP (ATMS), los meteorológicos polares americanos NOAA 18 y 19 (AMSU-A) y DMSP, el satélite meteorológico polar europeo MetOp-B (MHS y AMSU-A1 y A2), el satélite científico de JAXA Shizuku (AMSR2) y el satélite científico franco-hindú Megha-Tropiques (SAPHIR). En los años siguientes la red se complementará con más satélites meteorológicos polares como el estadounidense JPSS-1 y el europeo MetOp-C,

previstos para los años 2016 y 2017, respectivamente. El propósito es recoger la información obtenida por todos estos satélites e introducirla en una base de datos común, en la que la información del instrumento GMI sea un estándar de referencia para calibrar la información, y tras juntarla con los datos proporcionados por DPR, obtener una información completa acerca de qué y cómo precipita una tormenta. La órbita de más alta inclinación de GPM Core le permitirá estudiar todo frente de tormenta desde el círculo polar ártico hasta el círculo polar antártico. Con toda esta base de datos, se pretende estudiar, en conjunción con la información de otras misiones (como por ejemplo el satélite de la NASA Aqua o el europeo SMOS), el ciclo del agua así como el ciclo y el intercambio de energía en el sistema terrestre. Con la información de la constelación GPM se obtendrá lo siguiente: medición acerca de la intensidad y la variabilidad de la precipitación; estructura tridimensional de los sistemas de nubes y tormentas; microfísica de las partículas sólidas o líquidas dentro de las nubes; y la cantidad de agua que cae a la superficie. Además, esta base de datos se podrá conjuntar con la recogida por los sensores meteorológicos basados en Tierra para mejorar los modelos de los pronósticos meteorológicos y los modelos climatológicos, así como para pronosticar desastres como huracanes y tifones, corrimientos de tierras, inundaciones y sequias. Poca broma.

Como se suele decir, no siempre llueve a gusto de todos, y para mucha gente, la lluvia no es más que una molestia que impide disfrutar de la vida en la calle. Error. Si en una zona de la Tierra no llueve, la reserva de agua potable se acabará, y no nos apetece comentar lo que ocurriría si eso pasa, porque es de sobra conocido. Pero claro, con el cambio climático sobre nuestras cabezas, se producen dos fenómenos: o que no llueva, que es malo, o que llueva demasiado, que tampoco es demasiado bueno. Queda claro que establecer una base de datos acerca de qué, cuánto, cómo y dónde precipita nos permitirá no solo comprender el funcionamiento del sistema terrestre, también detectar anomalías climáticas provocadas por el cambio global. Y luego se preguntan que por qué lanzamos satélites al espacio.