Misión al planeta Tierra: PREFIRE

Todavía existen muchos nichos de conocimiento, aquí en la Tierra, que o están vacíos, o su contenido es escaso.  Puede que la mejor forma de llenarlos sea un gran satélite, cero cuando se trata de uno específico y concreto, existen mejores soluciones. En vez de lo más grande, tiramos a lo más pequeño en la escala.

La atmósfera es, por así decirlo, una suerte de termostato. Las zonas ecuatoriales reciben la luz del Sol, convertida en calor; a través de la circulación atmosférica, este calor viaja a los polos, por donde acaba saliendo. Claro, el aumento de gases de efecto invernadero significa una mayor retención de calor, por lo que la regulación natural de la temperatura se acaba descompensando. Los polos son las regiones más vulnerables de nuestro planeta. Cada vez hay menos hielo, y esto implica una reducción del albedo. Como hemos aprendido, a mayor albedo, mayor capacidad de reflexión de la luz. Con menos hielo, por tanto, menos calor abandonará nuestro planeta. Pero, en concreto, ¿cuánto calor sale desde los polos?

Gran parte de la emisión reflejada desde los polos se hace en una longitud de onda poco explorada en ciencia terrestre. Hay que tener en cuenta que para un buen equilibrio de temperatura, debe salir al espacio tanta energía como la que nos llega desde el Sol. Para medirlo, tenemos sensores que miden directamente la emisión de energía solar, y otros que registran la que sale. Durante un tiempo, los instrumentos ERBE midieron ambos parámetros; en la actualidad, la serie de sensores CERES se ocupa con la radiación saliente, en longitudes de onda infrarroja. Actualmente hay en servicio seis (hubo un séptimo durante un tiempo) que cubren casi todo el planeta de polo a polo. Teniendo en cuenta que las zonas polares son las más difíciles de estudiar, incluso con satélites, para resolver la situación se necesita ir al problema.

La región de interés es el infrarrojo lejano, que empieza por encima de los 15 micrones. Sí, se ha estudiado, pero no con la profundidad ni resolución que se necesita. ¿Cómo varía, cuanto sale, qué efecto tienen los gases de efecto invernadero? Estas son las preguntas a responder. 

Para resolverlo, tenemos a la misión PREFIRE, Experimento de Energía Polar Radiante en el Infrarrojo Lejano. Se ha diseñado para ir al problema de manera concreta, y desarrollada con rapidez. Para reducir la factura y el tiempo de desarrollo, se emplean tecnologías ya probadas, curiosamente, fuera de la Tierra.

Para PREFIRE, se ha escogido una plataforma de Cubesat, en el factor de forma 6U, de 90 centímetros de alto y unos 120 de ancho plenamente desplegado, que aloja todo lo básico para que el sistema funcione. Poco sabemos sobre sus componentes, más allá de que usa un paquete de control de actitud XACT para mantener una actitud triaxial, dos paneles solares de dos secciones cada uno más una batería, y un sistema de comunicaciones de alto rendimiento (para un Cubesat, se entiende). Y aún

sobra sitio para un instrumento. Es un espectrómetro de infrarrojo llamado TIRS. Con una masa inferior a los tres kilogramos, encierra un espectrómetro del tipo Offner, una versión miniaturizada del sistema óptico de instrumento M³ de Chandrayaan-1. Un espejo móvil entrega la luz al espejo primario, que de ahí viaja a la rejilla, donde rebota hasta un segundo espejo y de vuelta a la rejilla hasta llegar al conjunto detector. Debido a la limitación de espacio y energía, se recurre a un plano focal no refrigerado. Para ello usa un conjunto de termopilas, del mismo tipo que las usadas en el instrumento MCS de MRO y que las empleadas en el Diviner de LRO. Son, en total, ocho filas situadas en la dirección de vuelo y, sobre

ellos, se sitúa la placa que contiene los filtros, lo que le permite registrar longitudes de onda entre 3 y 54 micrones, con una resolución espectral de 0.84 micrones. Trabajará en modo pushbroom, y si bien cubrirá hasta trescientos kilómetros, la huella superficial será de hasta 11.7 km para cada detector con un espaciado entre detectores de siete kilómetros. La configuración de la placa sensora es de, en total, de 64 x 8 píxels, y por detrás una cobertura de oro para ser sensible al infrarrojo. Su espejo móvil tendrá tres posiciones: observación de la Tierra, observación del espacio (para calibración por un puerto exclusivo) y para el objeto de calibración interno. Esto sirve para cada satélite, puesto que PREFIRE se compone de dos satélites.

A la hora de volar, cada uno lo hará por su cuenta, es decir, un lanzador por satélite. Para cada uno, el tipo escogido es el Electron de Rocket Lab. Cada satélite se pondrá en órbita desde la plataforma de la compañía en Nueva Zelanda, en la península de Mahia, Isla Norte, con el primer lanzamiento ocurriendo el 22 de mayo; el segundo, dependiendo del resultado, tres semanas después. La órbita será a, aproximadamente, 525 km, inclinada a 97°, sin sincronía con el Sol. Eso sí, cada satélite orbitará en un plano orbital distinto.

Su misión base es de, al menos, un año. En cuanto todo esté verificado, los satélites empezarán a trabajar. Los datos que tomarán se extenderán desde lo más bajo de la atmósfera hasta altas altitudes. Su cadencia de datos ayudará a discriminar entre nubes y gases de efecto invernadero para así calcular el total de energía saliente de las regiones polares, del Ártico (especialmente) y del Antártico. Estos datos, básicos para entender qué sucede allí arriba (o abajo) acabarán introducidos en modelos informáticos para entender el papel de esta radiación en el clima polar. Básicamente, cuantificará la variabilidad tanto espacial como temporal de la emisión espectral en infrarrojo lejano, y medir el efecto invernadero atmosférico.

Dos Cubesats, una misión necesaria. ¿Por qué no se ha lanzado antes?