La Tierra, como cualquier otro planeta, es como una cebolla: compuesto mediante capas. Desde el núcleo hasta la corteza hay varias de ellas que todas cumplen su función. En la atmósfera pasa lo mismo. Allí arriba hay muchas, y algunos ya las conocéis. Si, está la estratosfera, la ionosfera, aunque también está la mesosfera o la termosfera. La más importante, sin embargo, es en la que todos vivimos, y que recibe el nombre de troposfera. Se extiende desde la superficie terrestre hasta unos 10 km. de altitud, y si lo es, es porque allí está todo lo que respiramos, el aire puro, y el aire de ciudad, no tan puro. Es vital saber la concentración de los distintos gases perjudiciales para todo ser vivo terrestre, y aunque se tienen estaciones de medición situadas en diversas partes del mundo, no lo cubren del todo, por lo que la única manera de hacerlo es desde el espacio. Hasta hace recientemente, ha sido complicado, y aún lo es.
Uno de los primeros instrumentos que empezó el trabajo serio de estudiar la troposfera fue el sensor GOME, instalado en el satélite ERS-2, lanzado en 1995. Desde 1999, se han puesto en órbita otros que han aumentado los estudios: el instrumento canadiense MOPITT de Terra, el SCHIAMACHY de Envisat, los GOME-2 de los satélites meteorológicos polares europeos MetOp, pero sobre todo, los instrumentos TES y OMI del satélite Aura. Mientras que el primero es un sensor de infrarrojos, con un estrecho campo de visión, OMI (desarrollado a la limón entre Holanda y Finlandia) está equipado con espectrómetros visible y ultravioleta. Desde el 2004 hasta la fecha está proporcionando información importante acerca del estado de la troposfera, sin embargo, todos estos satélites ya tienen una edad, o los sensores fueron diseñados en la década de 1990, por lo que hace falta situar en órbita un sensor de nueva generación que lleve el estudio troposférico a la época actual.
Ya hemos hablado del importante programa Copernicus de la Unión Europea y la ESA, que hasta la fecha tiene en órbita cinco satélites (los dos Sentinel-1, los dos Sentinel-2 y uno de los Sentinel-3), pero estos tienen misiones centradas en la superficie terrestre (continentes, océanos), estando solo Sentinel-3A como el único que puede hacer exámenes atmosféricos con su instrumento SLSTR. Además de estas misiones, hay otras dos ramas de Copernicus que se centrarán en los estudios eminentemente atmosféricos. Así, Sentinel-4 estudiará nuestra atmósfera desde la percha geoestacionaria, no como satélite, sino como instrumento a bordo de uno de los satélites meteorológicos MTG, uniéndose a una red de estudios atmosféricos con el sensor de la NASA TEMPO y un instrumento similar de Corea del Sur llamado GEMS. Por su parte, Sentinel-5 monitorizará la troposfera a bordo de los nuevos satélites MetOp de segunda generación que no serán elevados hasta el inicio de la próxima década. Por ello, se hacía necesaria una herramienta que supusiera un puente entre lo actual (especialmente el sensor OMI de Aura) y lo futuro. Y precisamente ese puente está a punto de ser elevado.
Responde al nombre de Sentinel-5 Precursor, o para abreviar, Sentinel-5P. A diferencia de sus hermanos de familia, es un satélite único, no hay un segundo que se ponga en su misma órbita a 180º de él. Su misión es simple, tanto como decirnos qué gases perniciosos, y aerosoles, hay en la troposfera. Pero no nos engañemos, no es tarea fácil. Como sensor visual, tiene que esperar que la luz del Sol alcance la superficie terrestre, para después salir de nuevo, y como esa luz tiene que atravesar toda la atmósfera tanto para entrar como para salir, hay que descartar las señales que proceden de las capas atmosféricas que no interesan. Empleando sensores especialmente diseñados para ello, es más fácil.
Sentinel-5P ha sido construido como sus hermanos, empleando plataformas ya existentes para así acelerar su desarrollo y emplear tecnologías conocidas. En este caso usa la plataforma común Astrobus AS250M, desarrollada por la firma Astrium (ahora integrada en Airbus Defence & Space), que ya ha sido usada en satélites tan recientes como los dos últimos SPOT. Una vez en el espacio medirá 3.35 metros de alto y 5.63 de diámetro. Es una estructura hexagonal, construida como siempre (un marco cerrado mediante planchas elaboradas usando núcleos en forma de panal de abeja y láminas homogéneas en el interior y el exterior), y elaborada
completamente en aluminio. Su parte superior aloja la instrumentación, mientras que en la interior está dominada por el anillo de unión a la etapa superior del lanzador. En el interior está casi todo lo necesario para que funcione. Su ordenador está centralizado en el procesador LEON3-FT, que gestiona todas las operaciones de a bordo de forma autónoma (puede estar sin contacto con Tierra durante 3 días), y almacena toda la información generada en un enorme grabador de datos de estado sólido de 512 Gigabits, empleando tecnología de memoria flash. Para transmitir esta información posee dos sistemas de comunicaciones. El sistema bidireccional es un sencillo transpondedor de banda-S conectado a dos antenas de baja ganancia, para envío de comandos y transmisión de telemetría de ingeniería, mientras que para descargar el grabador emplea un transmisor de banda-X conectado a una única antena de alta ganancia, volcando toda la información a un ratio de 310 Megabits por segundo. La energía la recibe del Sol, usando tres paneles solares de 1.75 x 1.24 metros que, una vez desplegados, quedan fijos en su lugar. Éstos proporcionan toda la energía necesaria para funcionar, al tiempo que cargan una batería de ión-litio. Esta plataforma es conocida por la exactitud de su sistema de control de actitud, y para ello emplea unidades de referencia inercial (sin giróscopos), receptores de GNSS, un grupo de sensores solares, tres escáneres estelares, cuatro ruedas de reacción y los correspondientes sistemas de descompensación magnética. También posee propulsión, con dos pares de pequeños propulsores alimentados por un tanque con capacidad para 82 kg. de hidracina, para así mover a Sentinel-5P hacia la órbita prevista y mantener su posición con exactitud. Por su parte, el control termal es el habitual: Mantas multicapa, calentadores eléctricos y radiadores. Todos los sistemas a bordo son redundantes, por lo que si uno falla, siempre hay otro que ocupa su puesto. Solo dispone de un instrumento: TROPOMI, el Instrumento de Monitorización
Troposférica. Como bien podéis suponer, es una variante evolucionada (y mucho) con respecto al que deriva, el OMI de Aura. Consta de tres módulos: el telescopio, el módulo UVN y el módulo separado SWIR. El diseño del telescopio de TROPOMI es similar al de OMI, solo que emplea espejos asféricos y cóncavos. La apertura es pequeña por los requermientos de los sensores, siendo mucho más grande de ancho que de largo. Su longitud focal depende de la intención. La espacial es de 34 milímetros (f/9), la espectral es de 68 (f/10), llevando así la luz a unas aberturas de dimensiones específicas dependiendo del sensor que la vaya a recibir. La gran diferencia entre TROPOMI y OMI es que el primero tiene una mayor cobertura espectral. Además de registrar longitudes de onda visible y ultravioleta, posee dos para el infrarrojo. Las tres primeras bandas espectrales se centran en el módulo UVN. Cuando la luz sale del telescopio, entre en este módulo a través de dos aberturas, una para luz ultravioleta, y otra para el resto. Una vez dentro, la luz pasa por una lente de concentración, una rejilla de difracción, y una serie de lentes antes de llegar a los detectores. Éstos son sensores CCD de 1024x1024 pixels, cada uno preparado para registrar sus bandas espectrales correspondientes (ultravioleta 270-300 y 300-320 nm, Visible y
ultravioleta 310-405 y 405-500 nm, e infrarrojo cercano 675-725 y 725-775 nm, la banda-A de oxígeno, idéntica a la registrada por el espctrómetro de OCO-2). Otra sección en este módulo es el sistema de retransmisión, cuya misión es la de entregar el resto de la luz al módulo SWIR usando un espejo dicrótico, transparente a la luz ultravioleta pero transmisora del infrarrojo de onda corta. En general es idéntico al otro módulo, pero con dos diferencias: necesita estar térmicamente aislado del resto, y que utiliza un nuevo tipo de rejilla, elaborada en silicio, y denominada sumergida, en la que la luz es dividida dentro de la rejilla, en un medio diseñado especialmente para ello. El sensor es el clásico para este tipo de longitudes de onda, empleando la mezcla HgCdTe, Mercurio-Cadmio-Telurio, de 1000x256 píxels, hibridizada sobre un circuito integrado de lectura tipo CMOS, o Semiconductor de Óxido Metálico Complementario. El módulo SWIR ha sido diseñado para registrar longitudes de onda infrarrojas de entre 2305 y 2385 nm. Además, para mantener el sensor de este módulo a una temperatura adecuada para que funcione ha recibido un radiador propio llamado enfriador radiante, un radiador de tres etapas contando con pequeñas tuberías que se llevan el calor. Todo TROPOMI está controlado por una Unidad de Control, situada dentro del bus del satélite. TROPOMI funcionará en modo Pushbroom, que aprovecha su propio movimiento orbital para registrar la información en sus sensores.Salvo el sensor ultravioleta (que puede cubrir áreas de la superficie de 21 x 28 km. por cada pixel) el resto detectará con cada píxel un área de 7 x 7 km, lo suficientemente pequeño como para registrar ciudades individuales. Pero lo mejor es que tendrá una cadencia de obtención de información enorme. Yendo más allá de lo que es capad el espectrómetro de OCO-2, con 98.000 observaciones al día con cielos despejados (con un campo de visión bastante estrecho), TROPOMI hará hasta 575.000 observaciones diarias en condiciones de cielos despejados, y todo con un campo de visión enorme, barriendo en cada medición 2600 km. de la superficie terrestre, cubriendo así todo el globo en un solo día. Una vez a plena carga su peso en báscula será de 820 kg.
Será elevado a la órbita desde el lejano norte de Rusia, usando el cosmódromo de Plesetsk, dentro de la cofia de un lanzador Rockot, cohete transformado de un misil balístico, que ha puesto en órbita varias misiones de la ESA (SMOS, Swarm, GOCE, y Sentinel-3A). Si no hay problemas, volará el próximo día 13 de octubre. El objetivo final es una órbita casi polar, sincrónica solar, situada a 824 km., cruzando el ecuador cada vez a las 13:30 hora local. La intención es situarse, tras las maniobras orbitales, 10 minutos por detrás del satélite de NASA/NOAA Suomi-NPP, con la intención de combinar los datos de TROPOMI con las imágenes que obtenga el radiómetro de imágenes VIIRS del satélite americano.
Como hemos dicho, su misión es simple: hacer un inventario de los gases y aerosoles que pueden poner en peligro el aire que respiramos. Por ello, Sentinel-5P estudiará el ozono (tanto el estratosférico, el de la capa de ozono, y el troposférico, considerado contaminante), dióxido de nitrógeno, monóxido de carbono, metano, dióxido de azufre y formaldehido, además de aerosoles (ceniza volcánica, polvo en suspensión), al tiempo que estudia las nubes que se encuentre en su camino, además de medir el índice ultravioleta que llega a la troposfera. Su misión es de 5 años, ampliables a 10.
A lo mejor exageramos, pero este puede ser, hasta la fecha, el satélite Copernicus más importante de los que la ESA ha preparado. La calidad del aire nos preocupa a todos, y en nuestra mano está vigilarla y controlarla. Mantengamos el ojo bien puesto en este ejemplar.
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