Estudiando la superficie del mar desde la Estación Espacial

Todos hemos visto las espectaculares fotografías de la Tierra que sacan los astronautas desde el espacio. La Estación Espacial Internacional da la vuelta al mundo 16 veces al día y a tan sólo 400 kilómetros de altitud, lo que la convierte en una excelente plataforma para estudiar ciertos fenómenos relacionados con el cambio climático. 

En el año 2011 la ESA lanzó un concurso de ideas para analizar cómo se podría utilizar la Estación Espacial para las Ciencias de Observación de la Tierra. Tras revisar las numerosas propuestas recibidas, se decidió desarrollar la misión GEROS-ISS. 

GEROS-ISS son las siglas en inglés de Reflectometría, Ocultación de Radio y Dispersometría de las señales GNSS desde la Estación Espacial Internacional. 

Los sistemas globales de navegación por satélite (GNSS), entre los que destacan Galileo y GPS, envían señales hacia la Tierra de forma continua para los servicios de navegación, pero estas señales también rebotan en la superficie de nuestro planeta y viajan de nuevo hacia el espacio. 

Esta misión plantea instalar en la Estación Espacial Internacional un instrumento con una antena que reciba las señales enviadas directamente por los satélites de navegación y las que han sido reflejadas o dispersadas por la Tierra. 

Al compararlas se podría medir la altura de la superficie del mar y analizar las olas – o la ‘rugosidad’ del océano – lo que a su vez permitiría calcular la velocidad de los vientos de superficie.

GEROS-ISS es básicamente un experimento para poner a prueba nuevas técnicas de observación de la Tierra. 

Sin embargo, si GEROS-ISS supera la fase de pruebas, podría complementar las medidas recogidas por los satélites equipados con altímetros, como CryoSat o Sentinel-3, o las de los difusómetros embarcados en la familia MetOp. 

Lo más importante es que éste es el primer paso para evaluar el potencial de la reflectometría de las señales GNSS desde el espacio para determinar y cartografiar la altura de la superficie del mar a una escala de 10-100 kilómetros en menos de cuatro días. En comparación, los altímetros de los satélites actuales generan mapas globales a una escala de 80 kilómetros cada 10 días, combinando distintos conjuntos de observaciones. 

Un sistema basado en GEROS-ISS complementaría los sistemas ya existentes y permitiría documentar la variabilidad de los océanos a una escala temporal y espacial más fina sobre las regiones tropicales y templadas.

Este proyecto también permitiría determinar si esta técnica es la apropiada para medir la rugosidad de la superficie de los océanos. 

El desarrollo de GEROS-ISS está basado en la experiencia adquirida con el satélite británico TechDemoSat-1, que mide la rugosidad de los océanos utilizando una técnica similar. Por otra parte, se espera que CYGNSS – la futura constelación de mini-satélites de la NASA – allane el camino para GEROS-ISS. 

GEROS-ISS también utilizará una técnica conocida como ‘ocultación de radio’, que consiste en medir la refracción de las señales GNSS que atraviesan la atmósfera para generar perfiles verticales de presión, temperatura y humedad atmosférica, como hace el instrumento GRAS de los satélites MetOp, por ejemplo.

“GEROS-ISS es una misión muy flexible, que combina distintos conceptos y aplicaciones en un único instrumento: la reflectometría de las señales GNSS para determinar la altura de la superficie del mar, la dispersometría para medir la rugosidad de los océanos y la ocultación de radio para estudiar la atmósfera”, explica Jens Wickert, director del equipo científico que elaboró la propuesta de GEROS-ISS. 

“El concepto original se remonta a más de 20 años, y ha ido madurando a través de distintos estudios y campañas, pero nunca se ha probado debidamente en el espacio”, añade el ingeniero de la ESA Manuel Martín-Neira. 

“El uso de la Estación Espacial Internacional de esta forma significaría que es posible validar rápidamente nuevas técnicas de observación sin tener que desarrollar un satélite completo, y esperamos que esto abra las puertas a nuevas formas de hacer ciencia”, afirma Michael Kern, científico de la misión GEROS-ISS para la ESA.

“Todavía estamos analizando la viabilidad del concepto, pero el objetivo sería ponerlo en órbita a finales de 2019”, explica Jason Hatton, coordinador del proyecto GEROS-ISS. 

“Viajaría a la Estación Espacial a bordo de una nave de reabastecimiento, y se colocaría en el exterior del laboratorio espacial de la ESA, Columbus, con ayuda del brazo robótico de la Estación. Una vez instalado permanecería operativo durante un mínimo de un año”. 

Los estudios de viabilidad de GEROS-ISS se están llevando a cabo a través del Programa de Estudios Generales de la ESA.