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El satélite SMAP medirá la humedad en los suelos de la Tierra con una precisión y resolución sin precedentes

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La NASA lanzará el 29 de enero el satélite SMAP (Soil Moisture Active Passive), que medirá la humedad en los suelos de la Tierra con una precisión y resolución sin precedentes. Tres partes principales del instrumento son un radar, un radiómetro y la antena de malla rotativa más grande jamás desplegada en el espacio.

Los instrumentos de teledetección son llamados "activos" cuando emiten sus propias señales y "pasivos" cuando registran señales que ya existen. SMAP aúna un sensor de cada tipo para obtener las mediciones más precisas que jamás se han tomado de la humedad del suelo: una pequeña fracción del agua de la Tierra, pero con un efecto desproporcionadamente grande sobre el tiempo y la agricultura.

Para satisfacer las necesidades de exactitud y cubrir el planeta cada tres días o menos, los ingenieros de SMAP en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA diseñó y construyó la antena giratoria nás grande que pudiera ser estibada en un espacio de solo 30 por 120 centímetros durante el lanzamiento. El plato es de 6 metros de diámetro.

"Lo llamamos el lazo hilado", dijo Wendy Edelstein, gerente del instrumento SMAP. Como un lazo de vaquero, la antena está conectada por un lado a un brazo con un cayado en su codo. Se hace girar alrededor del brazo a alrededor de 14 revoluciones por minuto (una rotación completa cada cuatro segundos). El plato de la antena fue proporcionada por Northrop Grumman. El motor que hace girar la antena fue suministrado por Boeing.

"La antena nos causó mucha angustia, no hay duda al respecto", señaló Edelstein. Aunque la antena debe ajustarse durante el lanzamiento en un espacio no más grande que un cubo de basura de cocina, debe desplegarse de manera tan precisa que la forma de la superficie de la malla tiene una precisión de alrededor de unos pocos milímetros.

El plato de malla se perfila con un anillo de soportes de grafito ligero que se extienden cuando se tira de un cable, dibujando la malla exterior. "Asegurarse de que no tenemos inconvenientes, que la malla no cuelga sobre los soportes y se desgaste cuando se despliega, todo eso requiere una ingeniería muy cuidadosa", dijo Edelstein.

Radar y Radiómetro combinados

El radar de SMAP, desarrollado y construido en el JPL, utiliza la antena para transmitir microondas hacia la Tierra y recibir las señales que rebotan. Las microondas penetran a escasos centímetros o más en el suelo antes de que reboten. Los cambios en las propiedades eléctricas de las microondas que regresan indican cambios en la humedad del suelo, y también dicen si el suelo está congelado. Usando una técnica compleja llamada procesamiento de radar de apertura sintética, el radar puede producir imágenes ultra nítidas con una resolución de uno a tres kilómetros.

El radiómetro de SMAP detecta diferencias en las emisiones naturales de la Tierra de las microondas que son causados por el agua en el suelo. Para hacer frente a un problema que ha obstaculizado gravemente anteriores misiones usando este tipo de instrumentos para estudiar la humedad del suelo, los diseñadores del radiómetro en el Centro Goddard de Vuelo Espacial, desarrollaron y construyeron uno de los sistemas de procesamiento de señales más sofisticados jamás creados para un instrumento científico como este.

El problema es la interferencia de radiofrecuencia. Las longitudes de onda de microondas que usan SMAP están reservadas oficialmente para uso científico, pero las señales en longitudes de onda cercanas se utilizan para el control de tráfico aéreo, los teléfonos móviles y otros fines se vierten en las longitudes de onda de SMAP. Los ingenieros de Goddard idearon una nueva forma de eliminar sólo los segmentos de interferencia real, dejando las observaciones vírgenes.

La combinación de las señales de radar y radiómetro permite a los científicos aprovechar ambas tecnologías. "El radiómetro proporciona la humedad del suelo más precisa pero con una baja resolución de unos 40 kilómetros", dijo Eni Njoku, científico de SMAP. "Con el radar, se puede crear una resolución muy alta, pero es menos precisa. Para obtener una medición precisa y de alta resolución, procesamos las dos señales juntas."

Redacción iAgua

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