Todo comenzó cuando la NASA, en 1979, empezó a preparar su misión TOPEX, el Experimento de Topografía
Oceánica, cuyo objetivo era estudiar los océanos mediante la medición de la
altitud de la superficie de las masas acuáticas. Casi al mismo tiempo, la
agencia francesa CNES, comenzó los preparativos de su misión Poseidon, dedicada a la oceanografía,
compartiendo objetivos con el proyecto
de la NASA. Pronto, ambas agencias se dieron cuenta de que estaban diseñando
misiones para lo mismo, de manera que decidieron fusionar los proyectos, para así
crear el satélite TOPEX/Poseidon. De esta manera, la NASA ponía
el satélite (del mismo diseño empleado para los Landsat 4 y 5), el
altímetro radar primario, un radiómetro de microondas, un receptor GPS y las
antenas de Tierra, mientras que Francia proporcionó un segundo radar
altimétrico a modo de prueba, un sistema de radiolocalización, y los servicios
de lanzamiento. Lanzado el 10 de agosto de 1992 desde Kourou dentro de un Ariane 42P, con una misión primaria de
unos tres años, TOPEX/Poseidon se convirtió en uno de los
satélites más prolíficos y útiles jamás lanzados, trabajando sin problemas
hasta que un fallo de hardware lo dejó inactivo en octubre del 2005. Los
resultados fueron tan fantásticos, que la NASA y CNES se dieron cuenta que para
comprender ciertos aspectos sobre los océanos necesitaban más información y
durante escalas temporales mucho mayores, hasta de décadas. De esta manera,
empezaron a preparar un satélite de nueva generación que sustituyera al
veterano TOPEX/Poseidon. Así, el 7 de diciembre del 2001 la NASA puso en órbita a Jason 1. Elevado mediante un Delta 2-
7920 desde California, era un
satélite que desplazaba casi dos toneladas menos que su antecesor. En esta
ocasión CNES ponía el satélite, el altímetro y el sistema de radiolocalización,
mientras que la NASA proporcionó el radiómetro, receptor GPS y un sistema de
localización por láser. Desde los días después del lanzamiento hasta el fin de TOPEX/Poseidon, ambos satélites trabajaron a dúo, obteniendo así el doble
de datos que con una única misión. Tras quedarse solo, continuó la labor, a la
espera de que se lanzara un nuevo compañero. Eso ocurrió el 20 de junio del
2008, cuando se elevó OSTM/Jason 2 (también desde California, a
través de un Delta 2-7320). Debido a
la gran importancia de los datos adquiridos en los años anteriores, y aplicados
a la predicción meteorológica, las agencias NOAA estadounidense y EUMETSAT
europea solicitaron juntarse con la NASA y el CNES para poder hacer uso
inmediato de los datos adquiridos y transmitidos por este satélite y así
incorporarlo a los pronósticos del tiempo. Con estos cuatro
compañeros de
viaje, se formó la Misión de Topografía de la Superficie Oceánica (OSTM) centrada en el segundo satélite Jason. Es visualmente idéntico a su
hermano, solo que con instrumentos más avanzados. Al igual que con TOPEX/Poseidon y Jason 1, solo
que más largo en el tiempo, los dos Jason
han estado trabajando a dúo recogiendo información sobre la topografía de los
océanos, hasta que el transmisor superviviente de Jason 1 falló en el verano del 2013 y tuvo que ser desactivado. Tras
6 años desde el lanzamiento de OSTM/Jason 2, es el momento de situar un
nuevo satélite allí arriba.
La necesidad de Jason 3 fue
vista un año antes de la colocación en torno a la Tierra de OSTM/Jason
2, en el año 2007, para dar aún más continuidad al registro de datos sobre
la topografía oceánica. Los 22 años continuados de toma de mediciones han
tenido amplios beneficios que se han puesto en práctica en varios sectores:
navegación marítima e industrias radicadas en el mar, predicción de huracanes,
predicción de los fenómenos de El Niño y La Niña, monitorización de ríos y
lagos, administración de la industria pesquera, investigación de los mamíferos
marinos y de los arrecifes de coral, seguimiento de la basura echada al mar, y
desde luego, los pronósticos meteorológicos y climatológicos, motivo por el
cual NOAA y EUMETSAT son los líderes para esta misión. Sin embargo, existen
otros temas científicos que con el tiempo han ido ganando en conocimiento, pero
necesitan muchos más datos, tanto con mejor resolución como con una escala
temporal mucho mayor. De esta manera, el lanzamiento sucesivo de misiones como Jason 3 proporcionarán nuevos productos
de datos que serán incorporados a los ya obtenidos. La clave de esto es la
continuidad. Si durante un mes se dejara de adquirir información, la pérdida
sería irreparable.
Jason 3 es prácticamente
idéntico a su antecesor en todo, de manera que su construcción es más sencilla
y más barata. Con unas medidas de 1 x 1 x 3.7 metros, es un rectángulo
construido en aluminio formado por dos secciones separadas: el bus, y el módulo
del instrumental. El bus se basa en la plataforma PROTEUS (Plataforma
Reconfigurable para la Observación, las Telecomunicaciones, y los usos Científicos),
construida en Francia por Thales Alenia Space, y supone un cubo de 1 metro de
lado, e incorpora los elementos esenciales de funcionamiento, tales como la
computación, generación de energía, comunicaciones, control de actitud y
termal. El ordenador se centra en un procesador MA 31750, con 128 kilo-palabras
de 16 bits como memoria no volátil, 256 para la memoria RAM, y 3 gigabits en
una RAM de almacenamiento masivo. Maneja todas las operaciones de a bordo,
desde la recepción y distribución de comandos, hasta el envio de los datos
científicos, pasando por la detección y recuperación de problemas. El sistema
se complementa con grabadores de estado sólido. Contacta con los centros de
control usando banda-S, mediante un transpondedor y dos antenas de media
ganancia espirales. Estabilizado en sus tres ejes, utiliza una unidad de
referencia inercial, dos escáneres estelares, sensores solares, ruedas de
reacción unidas a un magnetómetro triaxial y sistemas de descompensación
magnéticos, junto con el sistema de propulsión, que utiliza cuatro pequeños
propulsores para elevar y mantener su órbita de trabajo. La energía,
naturalmente, la recoge del Sol, mediante paneles solares simétricos. Cada
panel dispone de cuatro secciones de 1.5 x 0.8 metros, consiguiendo una
superficie activa total de 9.5 metros cuadrados. Una vez extendidos, le
proporcionan a Jason 3 una
envergadura de 9.7 metros, y la energía generada la almacena en baterías de
níquel-cadmio. El control termal es el habitual en las misiones terrestres, es
decir, mantas multicapa, radiadores y calentadores eléctricos. Todos los
sistemas de la plataforma PROTEUS son plenamente redundantes, y este diseño se
ha usado, además de en los anteriores Jason,
en las misiones CALIPSO (NASA/CNES), SMOS (ESA) o COROT (CNES). En el módulo del instrumental, obviamente, se
concentra todo el equipo científico. El principal es el Poseidon 3B, que es un
altímetro radar de estado sólido que supone
la cuarta actualización de este aparato, montado por vez primera en TOPEX/Poseidon. Con respecto a los anteriores sistemas, es más pequeño,
consume menos energía, y es además más sensible y preciso. Unido a una antena
emisora y receptora de 1.2 metros de diámetro que siempre apunta directamente
hacia la Tierra, este sistema emite pulsos de microondas para que la superficie
marina le devuelva el eco del haz emitido, en el que están reflejadas las
irregularidades en la zona escaneada. Dispone de dos frecuencias. La primaria
usa banda-Ku, y es la necesaria para las mediciones de la variabilidad de la
topografía oceánica, mientras que la segunda, de banda-C está especializada
para calcular la cantidad de electrones que pudiera alterar las mediciones
realizadas por la banda primaria. A su vez, ambos sistemas en combinación son
capaces de medir la cantidad de lluvia existente en la atmósfera. Gracias a
estas mediciones es capaz de calcular la distancia entre el satélite y la
superficie marina con un margen de error de apenas 2 centímetros. Este sistema
es proporcionado por CNES. El segundo en importancia es el AMR-2, Radiómetro de
Microondas Avanzado-2. Este sistema de tres canales tiene la misión de detectar
la cantidad de vapor de agua atmosférica en la misma zona de visión del
altímetro, debido a que este gas tiene la propiedad de interferir y dispersar
las señales de radar emitidas y reflejadas, empeorando así las precisas
mediciones (aumentando el margen de error de 10 centímetros en zonas de aire
seco y frío a casi 50 centímetros en condiciones calurosas y húmedas). Es un
instrumento mejorado del equipado en OSTM/Jason 2, que ya era una muy importante
mejora sobre los sistemas anteriores, ya que incorpora toda la electrónica en
un único paquete, reduciendo así el volumen, masa y consumo energético.
Conectado a una antena situada en la sección frontal del satélite, utiliza sus
tres frecuencias para distintos usos: una para detección y cálculo de vapor de
agua, otra para estimar el contenido de líquido en las nubes, y la última para
detectar las variaciones provocadas por el viento desde la misma superficie
marina. Una vez unido a los datos del altímetro, es capaz de ver cómo y cuánta
de la señal de radar es ralentizada por la atmósfera. El JPL es quien ha
construido este aparato. Los tres siguientes están dedicados a determinar la
posición exacta del satélite para dar contexto a los datos recogidos por el
altímetro. El principal es DORIS, Orbitografía Doppler y Radio-posicionamiento
Integrado por Satélite, es un sistema receptor (acoplado directamente al
altímetro) que se dedica a sentir las emisiones de 60 radiobalizas colocadas en
Tierra y, sintiendo las variaciones en la señal producidas por el efecto
Doppler, el sistema es capaz de indicar, con un margen de error de 10
centímetros, la posición exacta. Es capaz de recibir dos señales a la vez, y
los cálculos realizados por DORIS son transmitidos al Centro Espacial de
Toulouse, donde la señal es procesada y la posición del satélite calculada.
CNES se encarga de fabricar este sistema, y supone un nuevo diseño basado en lo
aprendido en las misiones anteriores. El segundo es el GPSP, Equipo receptor
del Sistema de Posicionamiento Global, y consiste en una antena de frecuencia
dual tipo Blackjack (de nuevo diseño) de alto rendimiento capaz de captar 16
señales a la vez emitidas por la red de satélites GPS, consiguiendo un cálculo
de la posición del satélite con un margen de error de 20 metros.
Posteriormente, la información recogida por el receptor es transmitida al
control de misión, donde un procesado a fondo consigue mejorar la precisión del
cálculo permitiendo una precisión de entre 1 y 2 centímetros. Esta información
además sirve para estudiar los efectos del campo gravitatorio terrestre sobre Jason 3 y así ayudar a caracterizarlo.
Fabricado por Spectrum Astro Space Systems, es proporcionado por el JPL. Y el
tercero es el LRA, Conjunto de Retroreflectores Láser, que está formado por
nueve cristales de cuarzo conjuntados en una estructura circular situada en la
cara del satélite que ofrece a la Tierra, y es sensible a los haces láser en la
longitud de onda verde del espectro visible. Este instrumento se utiliza para
servir de objetivo para las estaciones de seguimiento por láser, para después
calcular el tiempo que tarda el haz de luz entre la emisión y la recepción, y a
través de esto, posicionar de manera muy precisa el satélite en un punto muy
concreto de su órbita. Este elemento solo se usa como calibración para los
otros dos sistemas debido a la escasez de estaciones terrestres equipadas con
emisores láser. Fue construido para el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de
la NASA por la firma ITE Inc. Además de esta instrumentación básica, como OSTM/Jason
2, dispone de cargas de pasajero, dos en este caso. Así, CARMEN3
(Caracterización y Modelización del Entorno, proporcionado por CNES), es un
aparato para estudiar los efectos de la radiación que rodea al satélite en sus
componentes electrónicos, mientras que el LPT (Telescopio de Partículas
Ligeras, proporcionado por el Japón) cuantificará el nivel de radiación
alrededor de Jason 3. Una vez
preparado para el lanzamiento da un peso en Tierra de 505 kg.
Tiene previsto su lanzamiento desde la plataforma SLC-4E de la Base de
la Fuerza Aérea en Vandenberg, California, el 17 de enero. Esta vez el
lanzador escogido supone una alegre novedad, ya que es el ya famoso Falcon 9 v1.1 de SpaceX, célebre por (y
especialmente diseñado para) lanzar a la ISS las naves de carga Dragon. Este lanzador, que ha dado
muestras muy interesantes de fiabilidad, es un cohete de dos fases construidas
de manera idéntica para ahorrar costes. La primera fase usa nueve motores Merlin 1D que consumen combustible
líquido encerrado en un cilindro de 3.6 metros de diámetro. Respecto a la
primera versión de este cohete, la adopción de una primera fase más alta y
motores más potentes proporcionan una superior capacidad de elevar cargas a
órbita baja terrestre, de 8.500 kg. a más de 13.000. El diseño de esta primera
fase está influenciado directamente por los colosales Saturn V, por lo cual si un motor se apaga, el resto pueden
continuar la misión sin afectar gravemente su rendimiento. La segunda fase solo
dispone de un motor, del mismo tipo que los usados en la primera, salvo que con
capacidad de encendido en el espacio. El lanzador se completa con una cofia
protectora de 5.22 metros de diámetro y 13.9 de altura, más que de sobras para
acomodar a Jason 3. El Falcon 9 ha sido construido con dos
objetivos en mente: ser lo más fiable posible (lo que no quiere decir que renuncie
a ser muy avanzado tecnológicamente), y sobre todo, para ser lo más económico
posible. Así, es de de los pocos lanzadores del inventario de la NASA que se
ensambla en horizontal (el método tradicional ruso), y luego se sitúa en
posición vertical ya en la plataforma. Aunque es un cohete que puede competir
en capacidad con los Atlas V y Delta 4, este es más barato.
Si el lanzamiento finaliza con éxito, Jason 3 estará casi en su órbita de trabajo, a 1336 km. de altitud,
inclinada 66.05º con respecto al ecuador terrestre. Para alcanzarla, usará su
propio sistema de maniobra para situarse en ella, y acabar justo detrás de OSTM/Jason
2, sesenta segundos por detrás de él. Allí estará durante seis meses, en el
que pondrá a punto su instrumental para igualar la precisión de las mediciones
que consigue su antecesor, a la vez que harán observaciones de la misma región
del océano. Una vez finalizada esta calibración cruzada, OSTM/Jason 2 se moverá a
una órbita paralela, dejando la que ocupaba al recién llegado, para así seguir
la tarea incrementando y duplicando la cobertura de datos globales, de la misma
manera que en las veces anteriores.
En realidad, esto comenzó en 1975 con la misión GEOS-3, para continuar con los proyectos Seasat en 1978 y Geosat
en 1985. Aunque la información proporcionada por estos vehículos fue de una muy alta calidad, el escaso tiempo de funcionamiento no permitió sacar conclusiones
destacadas. Los
oceanógrafos, desde el comienzo de la era espacial, se
agolpaban en la puerta de las sedes de las agencias espaciales con la petición
de una misión que estudiara desde la órbita los océanos de manera global, ya
que ellos, dentro de sus pequeños barcos, se volvían micos a la hora de
conseguir la información necesaria, y encima, en regiones diminutas. Realmente
una plataforma en torno a la Tierra permitiría llevar estos estudios a una
escala nunca antes conseguida. Ahora, tras más de dos décadas de información
continua, tenemos una cantidad ingente de datos sobre cómo funcionan los
océanos, y los efectos sobre ellos a causa del cambio climático. Así, a la
pregunta: ¿por qué estudiar la topografía de la superficie oceánica?
Principalmente, para hacer un seguimiento de las corrientes oceánicas, el
almacenamiento y transporte de la energía solar almacenada en los mares, la
influencia de los océanos en el clima, mareas oceánicas y costeras, cambios de
tendencia en la circulación oceánica, junto con lo ya comentado arriba. Además,
gracias a la información recolectada, además tenemos otras cosas inesperadas e
igualmente interesantes: dinámicas de los remolinos oceánicos (regiones en las
que chocan las corrientes frías y calientes), así como la observación de los
efectos sobre el mar de los tsunamis (principalmente el ocurrido en diciembre
del 2004 en el océano Índico), que ha dado información muy valiosa para poder
modelar y predecir
futuros fenómenos como éste. Para ayudar en la continuidad
de la toma de información sobre la topografía oceánica, a finales de octubre
del 2013 se lanzó el satélite SARAL,
un proyecto conjunto entre CNES y la agencia hindú ISRO, que equipa un novedoso
altímetro radar sintonizado en banda-Ka, lo que hace innecesaria la ayuda de un
radiómetro de microondas, aunque quedará bastante afectado por la
precipitación, lo que probablemente lleve a perder un 10% de los datos. Situado
en órbita polar, está suponiendo una continuidad para la información que estuvo
obteniendo el altímetro de Envisat
hasta que perdimos el gran satélite europeo en el 2012.
¿Qué por qué es tan importante el océano? Bueno, sencillamente, porque
en su juego con la atmósfera, en cuanto al transporte de la energía solar se
refiere, provoca en gran medida que el ecuador sea cálido y los polos estén
congelados. A medida que la atmósfera, movida por los vientos, libera calor,
éste último se almacena en los océanos, que es movido por las corrientes. Como
las corrientes se mueven lentamente, y liberan el calor almacenado también muy
despacio, su influencia sobre el clima es menor a corto plazo, pero muy
importante a largo plazo. Así, las aguas ecuatoriales se cargan de calor, lo
que las vuelve más ligeras y menos densas, luego empiezan a dirigirse hacia los
polos, perdiendo el calor almacenado por el camino, hasta acabar transformadas
en aguas más frías y densas, hundiéndose más profundamente en el océano, para
hacer el camino inverso hasta el ecuador. Todo este efecto de almacenamiento y
liberación a lo largo del espacio y el tiempo (hasta 1.000 años puede llegar a
durar este proceso) es lo que maneja en gran medida el clima. Por esto es
necesario ampliar lo máximo posible la escala temporal de las mediciones, para
así conseguir conclusiones y modelos más precisos sobre los efectos que tuvo y
va a tener sobre el planeta.
El programa de estudio de la topografía oceánica es uno de los más
importantes que hay, y cuanto más en el tiempo se extienda, mejor conoceremos
como funciona nuestro planeta. Y que conste en acta, Jason 3 no es la última misión con este objetivo. Todo lo contrario:
la misión posterior a ésta irá un paso más allá en el conocimiento de la mayor
característica de nuestro planeta. Como se suele decir, cuanto más, mejor.
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