Satélites gemelos de la NASA se dirigen a los confines de la Tierra

En pocos meses, dos nuevos satélites en miniatura de la NASA comenzarán a recorrer la atmósfera de la Tierra para detectar el calor que se pierde hacia el espacio. Sus observaciones de las regiones más gélidas del planeta ayudarán a predecir cómo cambiarán nuestro hielo, los mares y las condiciones climáticas ante el calentamiento global.

Con un tamaño parecido al de una caja de zapatos, estos satélites cúbicos, o CubeSat, conforman una misión llamada Energía Radiante Polar en el Experimento del Infrarrojo Lejano (PREFIRE, por sus siglas en inglés). Equipados con tecnología comprobada en Marte, su objetivo es revelar por primera vez el espectro completo de la pérdida de calor en las regiones polares de la Tierra, con el fin de hacer que los modelos climáticos sean más precisos.

PREFIRE ha sido desarrollado conjuntamente por la NASA y la Universidad de Wisconsin en Madison, y los integrantes del equipo de investigadores pertenecen a las universidades de Michigan y Colorado.

La misión comienza con el presupuesto energético de la Tierra. En un acto de equilibrismo planetario, la cantidad de energía térmica que el planeta recibe del Sol idealmente debería compensarse con la cantidad que el sistema de la Tierra irradia hacia el espacio. La diferencia entre la energía entrante y la saliente determina la temperatura de la Tierra y determina nuestro clima.

Las regiones polares juegan un papel clave en este proceso, actuando como las aletas del radiador de la Tierra. Por medio de las condiciones climáticas y las corrientes oceánicas, la agitación del aire y el agua mueve la energía térmica que se recibe en los trópicos hacia los polos, y luego desde allí es emitida en forma de radiación infrarroja térmica, la cual es el mismo tipo de energía que se siente con una lámpara de calor. Alrededor del 60% de esa energía fluye hacia el espacio en longitudes de onda del infrarrojo lejano, las cuales nunca se han medido de modo sistemático.

PREFIRE puede cerrar esa brecha. “Tenemos el potencial de descubrir algunos datos fundamentales sobre cómo funciona nuestro planeta”, dijo Brian Drouin, científico e investigador principal adjunto de esta misión en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) de la NASA en el sur de California.

“En las proyecciones climáticas, gran parte de la incertidumbre proviene de lo que no sabemos acerca de los polos norte y sur, y la eficacia con la que se emite la radiación al espacio”, dijo. “Durante gran parte de la era espacial, no hemos estado al tanto de la importancia de esa radiación, pero ahora lo sabemos y estamos tratando de medirla”.

Cada uno de los satélites que serán lanzados en mayo de 2024 desde Nueva Zelanda, con una diferencia de dos semanas, llevará consigo un espectrómetro del infrarrojo térmico. Los instrumentos, diseñados por JPL, incluyen detectores y espejos con una forma especial para separar y medir la luz infrarroja. Una tecnología similar es utilizada por la sonda de exploración del clima de Marte a bordo del Orbitador de Reconocimiento de Marte de la NASA que explora la atmósfera y las condiciones meteorológicas del planeta rojo.

La miniaturización de los instrumentos para que cupieran en los CubeSat fue un reto para el personal de ingeniería de PREFIRE. Desarrollaron un diseño a escala reducida, optimizado para las condiciones comparativamente cálidas de nuestro propio planeta. Con un peso de menos de tres kilogramos (seis libras), los instrumentos hacen su lectura utilizando un dispositivo llamado termopar, que es similar a los sensores que se encuentran en muchos termostatos domésticos.

Para maximizar la cobertura, los satélites gemelos PREFIRE orbitarán la Tierra a lo largo de diferentes recorridos, superponiéndose cerca de los polos cada pocas horas.

Desde la década de 1970, el Ártico se ha calentado al menos tres veces más rápido que cualquier otro lugar de la Tierra. La banquisa, o hielo marino, invernal se ha reducido en más de 41.200 kilómetros cuadrados (15.900 millas cuadradas) por año, una pérdida del 2,6% por década en relación con el promedio de 1981 a 2010. También se está produciendo un cambio en el lado opuesto del planeta: las capas de hielo de la Antártida están perdiendo masa a una velocidad promedio de alrededor de 150.000 millones de toneladas por año.

Las implicaciones de estos cambios son de largo alcance. Las fluctuaciones en el hielo marino dan forma a los ecosistemas polares e influyen en la temperatura y la circulación del océano. El agua de deshielo de las capas de hielo de 1,6 kilómetros (una milla) de espesor en Groenlandia y la Antártida es responsable de alrededor de un tercio del aumento del promedio mundial del nivel del mar desde 1993.

“Si cambian las regiones polares, también cambia fundamentalmente el clima en todo el mundo”, dijo Tristan L’Ecuyer, profesor de la Universidad de Wisconsin en Madison e investigador principal de la misión. “Las tormentas extremas, las inundaciones, la erosión costera... todas estas cosas son afectadas por lo que está sucediendo en el Ártico y la Antártida”.

Para comprender y proyectar dichos cambios, los científicos utilizan modelos climáticos que tienen en cuenta muchos procesos físicos. La ejecución de los modelos varias veces (cada vez en condiciones y con supuestos ligeramente diferentes) da como resultado un conjunto de proyecciones climáticas. Las suposiciones sobre parámetros inciertos, tal como la eficiencia con la que los polos emiten radiación térmica, pueden afectar significativamente las proyecciones.

La misión PREFIRE proporcionará nuevos datos acerca de un amplio rango de variables climáticas, incluyendo la temperatura atmosférica, las propiedades de la superficie, el vapor de agua y las nubes. En última instancia, obtener más información producirá una visión más precisa de un mundo en constante cambio, dijo L’Ecuyer.

‘A medida que nuestros modelos climáticos converjan, comenzaremos a comprender realmente cómo será el futuro en el Ártico y la Antártida”, agregó.

Reportaje por Sally Younger

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