El satélite Pathfinder allana el camino para una constelación de observadores de tormentas tropicales

La temporada de huracanes en el Atlántico de 2020 fue una de las más brutales registradas, produciendo 30 tormentas con nombre, un número sin precedentes. Es más, un récord de 10 de esas tormentas se caracterizaron por intensificarse rápidamente: algunas de ellas se aceleraron hasta llegar a 160 kilómetros (100 millas) por hora en menos de dos días.

Para llevar más datos a los pronosticadores y tener una vigilancia más consistente sobre el cinturón tropical de la Tierra donde se forman estas tormentas, la NASA ha lanzado un satélite de prueba que precede a una constelación de seis satélites meteorológicos llamados TROPICS (por las siglas en inglés de Observaciones resueltas en el tiempo de la estructura de la precipitación y la intensidad de la tormenta con una constelación de satélites pequeños). Los satélites TROPICS, cuyo lanzamiento se prevé para 2022, trabajarán juntos para proporcionar observaciones de microondas de la precipitación, temperatura y humedad de una tormenta casi cada hora, un tiempo de revisión para estas mediciones que actualmente no es posible con otros satélites.

“Como floridano de toda la vida, he visto de primera mano el impacto devastador que los huracanes pueden tener en nuestras comunidades. Y como el cambio climático está haciendo que los huracanes sean aún más fuertes, es más importante que nunca que la NASA y nuestros socios inviertan en misiones como TROPICS para rastrear y comprender mejor el clima extremo”, dijo el administrador de la NASA Bill Nelson. “La innovación de la NASA está fortaleciendo los modelos de datos que ayudan a los científicos a mejorar el pronóstico de tormentas y comprender los factores que alimentan estas tormentas monstruosas. TROPICS ayudará a hacer precisamente eso y esperamos el lanzamiento de la constelación de satélites TROPICS el próximo año", agregó.

"TROPICS es el comienzo de una nueva era. Esta misión será una de las primeras en utilizar una constelación de pequeños satélites para este tipo de vistas globales y rápidas de las tormentas tropicales", dijo Scott Braun, científico del proyecto TROPICS e investigador meteorólogo del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Dado que los ciclones tropicales y los huracanes pueden cambiar rápidamente a medida que viajan a través del océano, el aumento de las observaciones de los satélites TROPICS no solo harán avanzar la ciencia para comprender la intensidad de las tormentas, sino que también puede mejorar los pronósticos de intensidad.

"El proyecto es muy prometedor para impulsar las mejoras constantes de NOAA (Oficina Nacional de Administración Oceánica y Atmosférica de EE. UU.) en los pronósticos meteorológicos y de huracanes, mediante la introducción de nuevos datos ambientales en nuestros modelos numéricos de predicción del tiempo de clase mundial", dijo Frank Marks, director de la División de Investigación de Huracanes del Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico de NOAA. Después de que se lancen y coloquen los seis satélites en 2022, "esta nueva constelación proporcionará sondeos de temperatura y humedad de alta frecuencia mientras buscamos aprender cómo los huracanes interactúan con el ambiente de temperatura y humedad que los rodea, datos clave que podrían mejorar los pronósticos de intensidad de huracanes", agregó Marks.

Un paso crítico para prepararse para la constelación es el lanzamiento de un satélite pionero, una séptima copia idéntica de los pequeños satélites TROPICS, que permitirá la prueba completa de la tecnología, los sistemas de comunicación, el procesamiento de datos y el flujo de datos a los usuarios de la aplicación antes de la fecha de lanzamiento de la constelación. Esto dará tiempo para realizar ajustes en el sistema terrestre y los productos de datos, lo que ayudará a garantizar el éxito de la misión TROPICS.

"El satélite TROPICS Pathfinder es similar a una proyección antes de la noche de apertura de un gran espectáculo", dijo Nicholas Zorn, director del programa Pathfinder del Laboratorio Lincoln del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). "Su misión es una prueba del mundo real, de un extremo a otro, desde la verificación ambiental hasta la integración, el lanzamiento, las comunicaciones terrestres, la puesta en servicio, la calibración, las operaciones y el procesamiento de datos científicos. Cualquier área de mejora identificada en el camino puede reforzarse antes la constelación sea lanzada”, explicó.

William Blackwell, del Laboratorio Lincoln del MIT, es el investigador principal de TROPICS. Hace seis años, presentó TROPICS como una propuesta para la serie de competencias Earth Venture Instrument de la NASA y recibió fondos. El programa Earth Venture Instrument exige misiones innovadoras, basadas en la ciencia y rentables para resolver problemas urgentes relacionados con las ciencias de la Tierra.

A bordo de cada satélite pequeño TROPICS hay un instrumento llamado radiómetro de microondas, que detecta la temperatura, la humedad y la lluvia en la atmósfera. En los satélites meteorológicos actuales, los radiómetros de microondas son aproximadamente del tamaño de una lavadora. En los pequeños satélites de TROPICS, los radiómetros son del tamaño de una taza de café.

Los radiómetros de microondas funcionan detectando la radiación térmica emitida naturalmente por el oxígeno y el vapor de agua en el aire. El instrumento TROPICS mide estas emisiones a través de una antena que gira en un extremo del satélite. La antena escucha 12 canales de microondas entre 90 y 205 gigahercios, donde las señales de emisión relevantes son más fuertes. Estos canales capturan señales a diferentes alturas en la capa más baja de la atmósfera, o troposfera, donde ocurre la mayor parte del tiempo que experimentamos.

Al volar los radiómetros TROPICS a menor altitud y detectar menos canales que sus contrapartes más grandes, los radiómetros ofrecen un rendimiento comparable en los canales que sí transportan.

Miniaturizar el radiómetro de microondas ha sido un proceso incremental durante los últimos 10 años para Blackwell y su equipo, impulsados por la invención de CubeSats, satélites del tamaño de una barra de pan cuyo lanzamiento por lo general es económico. TROPICS se basa en el éxito de 2018 de Blackwell y su equipo en el lanzamiento del primer radiómetro de microondas en un CubeSat para recopilar datos de perfiles atmosféricos. El instrumento a bordo de los seis satélites de TROPICS se ha actualizado para proporcionar una mayor sensibilidad, resolución y confiabilidad y hará observaciones meteorológicas más específicas y rápidas.

"Estas tormentas afectan a mucha gente, y esperamos que con el aumento de las observaciones sobre una sola tormenta de TROPICS, podamos mejorar los pronósticos, lo que se traduce en ayudar a las personas a llegar a un lugar seguro antes, proteger la propiedad y, en general, mejorar la economía nacional", dice Blackwell, mirando hacia el lanzamiento completo de la constelación el próximo año. "La que hemos probado es una tecnología asombrosa y nos permite maximizar la ciencia a partir del factor de tamaño del instrumento. Para lograr esto, ha sido necesario la contribución de muchas personas", agrega.

El equipo científico de TROPICS incluye investigadores del Laboratorio Lincoln del MIT y del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT; El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA; el Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico de NOAA; el Centro Nacional de Huracanes de NOAA; el Servicio Nacional de Satélite, Datos e Información Ambiental de NOAA; la Universidad de Miami; la Universidad Estatal de Colorado; la Universidad de Vanderbilt; y Universidad de Wisconsin. La Universidad de Massachusetts Amherst, la Universidad Texas A&M y la Universidad Tufts contribuyeron al desarrollo de la tecnología. Maverick Space Systems proporcionó servicios de integración para el Pathfinder, que se lanzó desde la misión Transporter 2 de SpaceX. Astra Space Inc. está proporcionando servicios de lanzamiento para la constelación. El Programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA con sede en el Centro Espacial Kennedy adquirió y administra el servicio de lanzamiento TROPICS Pathfinder.

Por Kylie Foy, Instituto de Tecnología de Massachusetts, Laboratorio Lincoln

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