GOCE comienza a generar datos para realizar el mejor mapa del campo gravitatorio terrestre

Simulaciones del gradiente gravitatorio
1 octubre 2009

Tras el lanzamiento y las pruebas en órbita de la misión para el estudio de la gravedad más compleja jamás construida, el satélite GOCE de la ESA está ahora en ‘modo de medición’, cartografiando las pequeñas variaciones del campo gravitatorio de la Tierra con un detalle sin precedentes.

El ‘Explorador de la Circulación Oceánica y de la Gravedad’ (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer, GOCE, en su acrónimo inglés) fue lanzado el pasado 17 de Marzo desde el norte de Rusia. Los datos que está generando permitirán comprender mejor el campo gravitatorio terrestre, fundamental para comprender cómo funciona nuestro planeta.

Comúnmente se asume que la gravedad ejerce una fuerza igual en cualquier lugar de la Tierra. Sin embargo, factores como la rotación del planeta, la influencia de las montañas y de las fosas oceánicas o las variaciones de densidad en el interior de la Tierra hacen que esta fuerza fundamental no sea exactamente igual en todo el planeta.

Building a picture of the gravity field
Realizando un mapa del campo gravitatorio

Durante dos periodos de seis meses, GOCE medirá de forma continua estas sutiles variaciones con extremo detalle y precisión. Esto permitirá generar un modelo único del ‘geoide’ – la superficie ideal del planeta si los océanos estuviesen en calma.

Resulta crucial poder conocer con precisión el geoide para realizar mediciones precisas de la circulación oceánica y de los cambios en el nivel del mar, dos hechos afectados por el cambio climático. Los datos generados por GOCE también son fundamentales para comprender los procesos que ocurren en el interior de la Tierra. Además, al proporcionar una referencia global para poder comparar las altitudes de los diferentes lugares del mundo, el geoide generado por GOCE será utilizado en aplicaciones prácticas como la geodesia o la cartografía.

GOCE liftoff
Lanzamiento de GOCE

Poco más de seis meses después de su lanzamiento, GOCE está generando el primer conjunto de datos que permitirán confeccionar el mapa más detallado jamás realizado del campo gravitatorio terrestre. Sin embargo, antes de poder comenzar a realizar sus mediciones, el satélite fue sometido a una serie de rigurosas pruebas, y luego se bajó desde una altitud de 280 km hasta su órbita actual ligeramente por debajo de los 255 km, extraordinariamente baja para un satélite de observación de la Tierra.

Durante los tres meses que siguieron al lanzamiento, se desarrollaron las tareas de puesta en servicio del satélite y de calibración de sus instrumentos, un procedimiento estándar para asegurar que todos los sistemas funcionan según lo previsto. Esto incluía probar el revolucionario motor iónico de GOCE que le permite mantener una órbita ‘sin resistencia’, así como su instrumento principal, un gradiómetro extremadamente sensible, que es capaz de medir el tirón de la gravedad terrestre.

GOCE in orbit
GOCE en órbita

La gravedad es más intensa cuanto más cerca estemos de la Tierra, por lo que GOCE fue diseñado para operar en la órbita más baja posible que le permita mantener una trayectoria estable mientras cruza los últimos restos de nuestra atmósfera. Para evitar los efectos de la resistencia aerodinámica y asegurar que los datos obtenidos son realmente del campo gravitatorio, el satélite debe mantenerse en un estado de ‘caída libre’. Cualquier perturbación causada por el aire residual a esta baja altitud podría solapar las mediciones de la gravedad.

El elegante diseño aerodinámico de GOCE le permite atravesar los últimos restos que quedan de la atmósfera a esta altitud extraordinariamente baja. Además, el motor iónico situado en su parte posterior genera de forma continua unas fuerzas minúsculas que permiten compensar cualquier efecto de la resistencia aerodinámica que GOCE pueda encontrar a lo largo de su órbita.

El uso de la gradiometría en el espacio y el sofisticado sistema de propulsión eléctrica son dos hechos sin precedentes en la tecnología de los satélites, por lo que la puesta en servicio y la calibración fueron especialmente importantes para el éxito de la misión. Esta fase se completó en verano, dejando a GOCE listo para la delicada tarea de reducir la altitud de su órbita, una maniobra que duró un par de meses.

Interior de GOCE

“No querrías situar un satélite como GOCE en la altitud de medición desde el primer día”, comenta Michael Fehringer, Responsable del Sistema GOCE para la ESA. “Necesitamos tiempo para comprobar el satélite sin correr el riesgo de bajar por debajo del punto en el que la propulsión iónica ya no puede compensar la resistencia aerodinámica. Por este motivo, en el lanzamiento inyectamos a GOCE en una órbita inicial unos 25 km por encima de la altitud de medición. Tras la puesta en servicio, lo llevamos hasta su altitud actual de 255 km, que alcanzó el pasado 13 de Septiembre. El sistema de propulsión iónica comenzó a funcionar inmediatamente y ahora nos encontramos finalmente en el modo ‘libre de resistencia’, listos para comenzar las operaciones”.

GOCE counteracting drag
Counteracting drag

Actualmente hay muy poca actividad solar, lo que supone un entorno mucho más tranquilo para GOCE. Por este motivo, su órbita actual a 255 km es unos pocos kilómetros más baja de lo inicialmente previsto por los ingenieros. Estas son buenas noticias – las medidas del campo gravitatorio que realice en este periodo serán todavía más precisas.

Plenamente operativo, con sus paneles solares bañados en la luz del sol, GOCE se encuentra realmente embarcado en su misión: medir el campo gravitatorio de la Tierra como nunca antes se había hecho.

Rune Floberghagen, Responsable de la Misión GOCE para la ESA, comenta que, “Terminar la puesta en servicio y la primera calibración en vuelo marca un importante hito para la misión. Ahora estamos comenzando la fase de operaciones científicas y estamos deseando recibir y comenzar a procesar la excelente información tridimensional del campo gravitatorio de la Tierra”.

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