Entrevista con Andrés Borges, Responsable del Instrumento Principal de SMOS para EADS CASA Espacio

“El desarrollo de MIRAS es el resultado de 13 años de trabajo de investigación y desarrollo realizado por la industria europea.”
29 octubre 2009

Borges estudió Ingeniería Eléctrica en la Universidad Politécnica de Valencia, España, en 1989. Tras graduarse, trabajó para la ESA como Ingeniero de Software especializándose en el desarrollo de software para robótica espacial.

En 1992, Borges se unió a EADS CASA Espacio en Madrid, España, donde trabajó en varios proyectos espaciales durante seis años como Ingeniero de Software y de Sistemas. En 1998, fue nombrado Responsable del Proyecto para el Demostrador de MIRAS, un proyecto de desarrollo tecnológico para SMOS, y continuó como Responsable del Proyecto durante la fase de desarrollo de la carga útil de SMOS, MIRAS.

Actualmente, es el responsable del proyecto INGENIO, el primer satélite óptico español. Terminó sus estudios con un Master en Administración de Negocios (MBA).

Desde que la ESA seleccionó a EADS CASA Espacio como Contratista Principal para el instrumento MIRAS, Andrés Borges ha sido el responsable de consolidar el diseño del instrumento y de dirigir un consorcio industrial de compañías europeas para desarrollar y fabricar todos los subsistemas y equipos del instrumento.

ESA: ¿Qué supone ser el responsable de la carga útil para EADS CASA Espacio?

Andrés Borges: He pasado más de 10 años de mi carrera profesional trabajando con SMOS. Mi compañía empezó a trabajar en la misión SMOS en 1996, principalmente en el desarrollo de las tecnologías básicas. Más tarde, con una sólida base en la tecnología y en las operaciones del instrumento, logramos la selección de SMOS como una misión de observación de la Tierra.

Desde aquella he contribuido al desarrollo del instrumento, principalmente desde el punto de vista directivo, aunque empecé como ingeniero de sistemas. Durante estos años, y con la ayuda de la ESA y de la administración española (CDTI), hemos consolidado el diseño y la tecnología del instrumento. También hemos creado un consorcio industrial muy motivado para desarrollar y fabricar todos los subsistemas y equipos del instrumento.

ESA: La humedad del suelo es una variable muy difícil de estimar debido a la influencia de factores como el tipo de suelo o la capa de vegetación, que implican variaciones en las estimaciones de este parámetro. ¿Cómo habéis superado este reto?

Andrés Borges: La información sobre las propiedades de la humedad del suelo (y lo mismo se puede aplicar a la salinidad de los océanos) está contenida en la radiación en microondas que emite el suelo, y que es capturada por el instrumento de SMOS, MIRAS. El principio de medición se basa en que la variación de las propiedades electromagnéticas del suelo depende de su contenido en agua. De esta forma, el suelo emite una energía electromagnética que es detectada por los sensores del instrumento para así medir la temperatura de brillo de la superficie.

La intensidad de la energía electromagnética es muy baja, pero afortunadamente la frecuencia de la emisión es en la banda-L, 1413 MHz, una frecuencia protegida para la astronomía que asegura que no habrá interferencias causadas por el hombre.

Midiendo la potencia emitida por la Tierra en esta frecuencia y realizando un post-procesado muy complejo de los datos generados por MIRAS, se pueden confeccionar mapas de la humedad del suelo en la Tierra. Los algoritmos son muy complejos y tienen en cuenta muchas variables como los efectos de las perturbaciones y de la contaminación.

El principal reto ha sido diseñar y fabricar los sensores y la cadena de datos para cumplir con los requisitos de precisión y sensibilidad radiométrica. De otra forma, la calidad de los datos del instrumento no hubiera sido suficientemente buena para que los científicos los puedan convertir en mapas de la humedad de la tierra.

ESA: ¿Cómo es capaz el instrumento MIRAS de medir tanto la humedad del suelo como la salinidad de los océanos?

Andrés Borges: MIRAS es un radiómetro de microondas basado en una antena de Apertura Sintética con interferometría.

De hecho, la Radiometría con Síntesis de Apertura fue desarrollada en los años 50 para obtener imágenes de radio de alta resolución y fue aplicada inicialmente al campo de la Radioastronomía. MIRAS utiliza este mismo principio pero para la observación de la Tierra. De esta forma, la contribución más importante de MIRAS es la aplicación de esta tecnología y de su teoría a la observación de la Tierra.

Tradicionalmente los radiómetros estaban basados en antenas físicas muy grandes equipadas con un sistema mecánico para barrer el campo de visión y así sintetizar los píxeles del terreno. La resolución del píxel está relacionada con el tamaño de la antena, de forma que cuanto más grande sea la antena mejor será la resolución.

La ventaja del concepto de MIRAS es la buena resolución del píxel que se obtiene utilizando una serie de pequeñas antenas individuales. MIRAS también se puede escalar: aumentando el número de antenas, se mejora todavía más la resolución. El resultado es un instrumento más asequible que mantiene unas actuaciones muy buenas.

ESA: MIRAS es el primer instrumento que aplicará las técnicas de ‘síntesis de apertura’ y de ‘interferometría’ en el espacio. ¿Qué significa esto y qué desafíos tecnológicos habéis tenido que superar para que funcionasen estos conceptos?

Andrés Borges: MIRAS consiste en una serie de antenas, todas ellas con el mismo campo de visión. La señal capturada por cada antena es correlacionada de forma cruzada con la señal capturada por las otras antenas. El resultado es equivalente a tener una gran antena barriendo el campo de visión de forma electrónica para sintetizar los píxeles.

El principal desafío de MIRAS fue desarrollar las tecnologías necesarias para implementar la cadena del instrumento, desde la antena al correlacionador, incluyendo los receptores de alta sensibilidad, los mecanismos internos de calibración, un diseño de control térmico para mantener la temperatura en órbita de los receptores dentro de un margen de 5°C o el sistema para transmitir las señales utilizando fibra óptica para evitar interferencias y desviaciones en el muestreo.

El desarrollo de MIRAS es el resultado de 13 años de trabajo de investigación y desarrollo realizado por la industria europea.

ESA: ¿Qué papel jugará EADS CASA Espacio una vez que SMOS esté operativo?

Andrés Borges: EADS CASA Espacio está muy comprometida con SMOS. Empezamos con el proyecto SMOS hace años contribuyendo al desarrollo de la tecnología necesaria para este satélite. Más adelante, trabajamos con nuestros socios industriales, los usuarios, CDTI (la delegación española en la ESA) y con la ESA en la definición de SMOS como misión de Observación de la Tierra y, cuando lo logramos, hemos contribuido intensamente al desarrollo del instrumento de SMOS. Ciertamente, una vez que el satélite esté en órbita y comience su vida operativa, seguiremos de cerca su comportamiento y funcionalidad.

Estamos interesados en ayudar a los operarios del segmento de tierra para comandar el satélite y a los usuarios para validar los modos operacionales y las actuaciones del instrumento, así como los datos obtenidos.

Queremos contribuir al éxito de la misión y, como hemos estado involucrados desde el principio, sabemos cómo se debería comportar el instrumento y cómo debemos comandarlo durante la primera fase hasta la validación de su entrada en servicio.

Además, EADS CASA Espacio aún tiene las herramientas empleadas durante el desarrollo del instrumento, que todavía pueden ser utilizadas para analizar los datos enviados al satélite para ver si el instrumento se está comportando según lo previsto.

ESA: ¿Desde dónde seguirás el lanzamiento?

Andrés Borges: Mi plan es estar en la estación de seguimiento de la ESA en España (VILSPA), desde donde el equipo de MIRAS controlará y monitorizará el instrumento durante la fase de lanzamiento y operaciones iniciales (LEOP) y durante la fase de calibración en órbita (IOC). Quiero ver con mis propios ojos cómo se comporta el instrumento en órbita y quiero ayudar a los operarios del segmento de tierra en la fase de puesta en servicio.

Nota del editor:

Esta entrevista forma parte de una serie de entrevistas con algunas de la personas clave involucradas en la misión SMOS. Las demás serán publicadas a lo largo de las próximas semanas.

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