Observando la Tierra desde el espacio: ENVISAT

Miguel Santos PérezCurso de Satélites Artificiales y GNSS, UCM, Mayo 2014

ENVISATINTRODUCCIÓNEL SATÉLITE1.Características.2.Lanzamiento, vida y final.

3. Ventajas / Desventajas.

OBSERVACIONES Y OBJETIVOS1.Fenómenos estudiados.2.Objetivos globales/locales.

INSTRUMENTOS1.ASAR2.MERIS3.AATSR4.SCIAMACHY5.MIPAS

6. GOMOS7. RA-28. MWR9. LRR10.DORIS

EJEMPLOS DE IMÁGENES OBSERVADAS

• Consecuencias ecológicas de las acciones humanas: efecto invernadero, lluvia ácida, capa de ozono.

• Nueva conciencia científico-política.• Posibilidad de hacer observaciones por satélite.

Fomento de la teledetección.• 1988. Presentación a los estados de la ESA de

“Strategy for Earth Observation”.• Múnich (Nov-91) y Granada (92) se establece un

programa formado por dos misiones: ENVISAT y MetOp.

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

CARACTERÍSTICAS DEL SATÉLITECARACTERÍSTICAS DEL SATÉLITE

• Dimensiones• Masa: 8,2 T.• Volumen: 25x10x7 m.

• Precio:• 2,300 millones de euros.

• Diseñado y construido a lo largo de diez años.• ASTRIUM como contratista principal, asume el

control directo sobre el desarrollo y la fabricación del satélite y cinco instrumentos, así como el desarrollo de la misión y del sistema en general.

CARACTERÍSTICAS DE LA ÓRBITACARACTERÍSTICAS DE LA ÓRBITA

• Órbita helio-síncrona.• 790 km de altitud.• Da una vuelta a la Tierra cada 100 minutos.• Repite ciclo cada 35 días.• Inclinación de la órbita: i = 98º. (Casi polar).• Excentricidad: e = 0,001165 (Circular).

OTRAS CARACTERÍSTICASOTRAS CARACTERÍSTICAS

• Utiliza el satélite de comunicaciones ARTEMIS, lanzado a mediados de 2001, que actúa de apoyo para recibir datos del ENVISAT cuando esté fuera de cobertura y enviarlos a la Tierra.

OTRAS CARACTERÍSTICASOTRAS CARACTERÍSTICAS

• Distintos centros ubicados en distintos países para controlar la misión:• FOS (Darmstadt-Alemania y Kiruna y

Svalbard).• PDS (Esrin-Roma).• Distintos PAC’S por Europa.• Destacamos el E-PAC.

• Programa CREPAD• Sensor Meris.

LANZAMIENTOLANZAMIENTO

• Se lanza el 1 de Marzo de 2002.• Lanzador: Arianne 5.• Lugar: Kourou, Guyana Francesa.• Récord de peso lanzado.• El Arianne-5 fue equipado con una cápsula en el

extremo de 17 m que envolvía y protegía el satélite.

EL FIN DEL ENVISATEL FIN DEL ENVISAT

• Se pierde el control en Marzo del 2012.• Varios intentos de retomar el control fallidos.• La misión dura cinco años más de lo previsto.• Plan de recogida de chatarra espacial de la ESA.

VENTAJAS/DESVENTAJASVENTAJAS/DESVENTAJAS

VENTAJAS DESVENTAJASMultifuncional. Diseño especialmente

complejo. Muy caro.Medidas con bastante precisión.

Despegue. Demasiados kilos.

Funcionaba bajo condiciones atmosféricas adversas.

Dudas sobre la última información recogida.

Trabaja de forma independiente de la luz solar.

No es tan específico.

FENÓMENOS ESTUDIADOS.FENÓMENOS ESTUDIADOS.

• Atmósfera.• Meteorología, clima y cambio climático.• Oceanografía.• Criosfera.• Peligros.• Aplicaciones en tierra.• Control del cumplimiento de tratados

medioambientales.

OBJETIVOS GLOBALESOBJETIVOS GLOBALES

• Garantizar la continuidad de observaciones comenzadas por los satélites ERS y mejorarlas.

• Extender el rango de parámetros observados. • Hacer una contribución significativa a los

estudios ambientales.• Permitir un control y gestión más eficaz de los

recursos de la Tierra.• Mejorar la comprensión de los procesos de la

Tierra.

OBJETIVOS LOCALESOBJETIVOS LOCALES

• Estudio y detección del hielo y la nieve y mapeo de las zonas.

• Monitorización del tráfico de barcos.• Monitorización agrícola y forestal, de la humedad

del suelo y los procesos de vegetación a gran escala.

• Caracterización geológicas y de los recursos minerales.

• Aplicaciones ligadas a la interferometría SAR como la digitalización de riesgos.

• Investigación y aplicaciones hidrológicas.• Apoyo a la pesca en aguas costeras.

PRODUCCIÓN DE DATOSPRODUCCIÓN DE DATOS

• Algunos de los objetivos locales requieren la producción de datos de forma continua (a las pocas horas de la detección), otros a los días y otros a las semanas.

INSTRUMENTOS: INSTRUMENTOS:

ASARASAR

• Advanced Synthetic Aperture Radar.• ASAR emite microondas que rebotan en la superficie

antes de regresar al radar. Los ecos del radar ofrecen información detallada sobre la superficie, por ejemplo sobre lo abrupto del terreno.

• ASAR también ayuda con la recopilación de datos de los mares polares.

• Ejemplo de su uso: Los científicos pueden usar estos datos para localizar mareas negras en medio del océano, como en 2010 cuando explotó una plataforma petrolífera en el Golfo de México.

MERISMERIS

• Medium Resolution Imaging Spectrometer• La principal misión de MERIS es la medida del color

del mar. El conocimiento del color del mar nos permite saber la concentración del pigmento de clorofila, concentración de sedimentos suspendidos y cargas de aerosol sobre el medio marino.

• Como misiones secundarias, MERIS es capaz también de obtener información sobre la altura de las nubes, columna total del vapor de agua así como la carga de aerosol sobre el suelo.

AATSRAATSR

• Advanced Along Track Scanning Radiometer• El radiómetro AATSR aporta datos sobre la

radiación emitida por la superficie de la Tierra y los océanos, lo cual le permite determinar de forma exacta temperaturas con un margen 0,3 ºC.

• La Agencia Espacial Europea, ha ido proporcionando información sobre la temperatura marina casi en tiempo real durante un período de varios años: un parámetro clave para la investigación del clima cuando se recopila a lo largo de varios años.

• También se utilizaba para la detección de incendios.

SCIAMACHYSCIAMACHY

• SCIAMACHY registra la radiación solar transmitida, retro-dispersada y reflejada de la atmósfera y la descompone en sus componentes espectrales. Estos resultados se filtran para encontrar “huellas” de absorción espectral de gases traza en el aire.

• Usos cotidianos: Comprobar los rayos UVA para analizar el riesgo de quemaduras solares.

• Comisión científica: Modelo de distribución mundial del CH4 o comportamiento del CO2.

MIPASMIPAS

• Michelson Interforometer for Passive Atmospheric Sounding

• Ahonda más en el espectro infrarrojo para ampliar los resultados obtenidos por el SCIAMACHY.

• Es capaz de detectar las concentraciones de gases traza adicionales a altitudes de entre cinco y 150 km.

• Tiene capacidad para registrar los perfiles de temperatura atmosférica de día y de noche.

• Ejemplo: seguimiento férreo de la influencia de los monzones en la distribución del vapor de agua y el ozono en toda la atmósfera

• Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars• Se dedica ante todo a observar las estrellas.• Analiza unas 400 ocultaciones estelares diarias.• Los datos de medición facilitados por GOMOS se

utilizan, por ejemplo, para elaborar modelos sobre la distribución del ozono a largo plazo y de esta forma aportar respuestas a la pregunta de cómo se desarrollará nuestra atmósfera en los años y decenios venideros.

GOMOSGOMOS

GOMOSGOMOS

Método de ocultación estelar: En éste se orienta el instrumento a una estrella elegida previamente y se mantiene enfocado hacia ella hasta que desaparece en el horizonte de la atmósfera terrestre. Durante este proceso se registra ininterrumpidamente la radiación de la estrella en los entornos ultravioleta, visible e infrarrojo cercanos. Cuanto más se desvanece la estrella en la atmósfera es que más se ve absorbida su radiación por los gases presentes en ésta. Gracias al espectro de absorción registrado con este método se pueden deducir las concentraciones de los gases de la atmósfera

RA-2RA-2

• Radar Altimeter• El RA-2 es un altímetro desarrollado bajo la

dirección de Alenia Spazio para obtener datos sobre la topografía de los océanos, mejorar el geoide marino y realizar un seguimiento de los bloques de hielo. Lleva acabo de forma paralela mediciones de la velocidad del viento y la altura de las olas, además de trabajar en el suelo.

• Trabaja en dos bandas: en la Ku 13.575 GHz, las mediciones se ven afectadas por las fluctuaciones características de la ionosfera. Las mediciones tomadas con la banca C de 3.2 GHz, permiten que el error sea corregido

RA-2RA-2

• Trasmite pulsos de frecuencia de radio que se propagan aproximadamente a la velocidad de la luz. El tiempo entre la transmisión de un pulso y la recepción de su eco reflejado por la superficie terrestre es proporcional a la altitud del satélite. La magnitud y la forma de los ecos contienen información sobre las características de la superficie que causa la reflexión. En los océanos, las mediciones se utilizan para determinar su topografía, apoyando así la investigación sobre la circulación oceánica, del carácter del suelo oceánico y del geoide marino.

La potencia de procesamiento y la forma del eco del eco del radar en el suelo permite determinar la velocidad del viento y la altura de las olas en la zona oceánica observada, apoyando también a las previsiones climatológicas o del estado del mar.

RA-2RA-2

MWRMWR

• El MWR es un radiómetro de microondas cuyo principal objetivo científico es la medida de la humedad atmosférica. Es parte del sistema altimétrico, siendo sus datos empleados en la corrección de la señal del RA-2 en su recorrido por la troposfera, ya que las medidas del radar altimétrico se ven influidas por el vapor de agua y el agua líquida de la atmósfera.

• Además puede ser utilizado para medir la emisividad del suelo (proporción de radiación térmica emitida), temperatura de la superficie del océano, los parámetros hidrológicos y la cartografía del hielo marino.

• Es un retrorreflector laser desarrollado por Alcatel Space Industries.

• Es un sensor activo, que está diseñado para permitir el cálculo y la determinación de la órbita del ENVISAT de forma precisa. Consiste en reflectores para láseres de alta potencia que envían las bases terrestres y señales de satélite que permiten el cálculo de distancias. Estos parámetros son realmente importantes para verificar la estabilidad y el posicionamiento del satélite.

• También proporciona datos que pueden utilizarse para el mapeo topográfico de la tierra, del océano y del hielo.

 

LRRLRR

DORISDORIS

• Determina con precisión la ubicación exacta del satélite. El sistema de posicionamiento se encuentra ligado a una densa red de transmisores terrestres. Completa las observaciones meteorológicas como radar meteorológico al medir los cambios topográficos temporales superficiales del océano y del hielo.

• Para finalizar, los datos que proporciona: ayudan a la compresión de la dinámica terrestre; monitorizan glaciares, desprendimientos de tierra y volcanes y mejoran el modelo del campo gravitatorio terrestre y de la ionosfera.

• Se basa en la medición precisa del desplazamiento de las señales Doppler trasmitidas por las emisoras terrestres y recibidas a bordo del satélite.

Mar del Norte: Imagen del MERIS que captura las estelas de condensación de los aviones, que pueden contaminar el planeta atrapando el calor.Los diversos tonos del mar se deben a los sedimentos que contiene.

Great Salt Lake, EE.UU: Tres pasadas del radar RA-2 los días 6 de abril, 5 de junio y 5 de julio de 2011. A cada barrido del radar se le ha asignado un color (rojo, verde y azul). Los nuevos colores revelan cambios en la superficie. La línea que cruza el lago es el ferrocarril. También se puede divisar la calzada elevada, que sostiene la línea férrea, la cual divide el lago e impide que las aguas se mezclen de forma normal.

FIN

Miguel Santos PérezCurso de Satélites Artificiales y GNSS, UCM, Mayo 2014