La misma tecnología GPS que nos sirve para navegar en la tierra ahora se utilizará para estudiar huracanes. Esto se logrará a través de una reciente misión de la NASA llamada Cyclone Global Navigation Satellite System (CYGNSS) que estudiará el clima oceánico a partir de señales de GPS reflejadas por la superficie del océano para medir la altura de las olas y la velocidad del viento y así estudiar los procesos de los núcleos internos de los ciclones tropicales.
CYGNSS intenta resolver las principales deficiencias de las herramientas actuales para medir la intensidad de los ciclones tropicales que producen observaciones inadecuadas para el modelado del núcleo interno. Las causas de estas observaciones inadecuadas son las siguientes:
1) Gran parte de la superficie del océano no puede ser detectada por los instrumentos convencionales de percepción remota debido a las intensas lluvias en las paredes del ojo de los huracanes.
2) La frecuencia de revisita de un solo satélite convencional de órbita polar no es suficiente para rastrear las etapas de rápida evolución del ciclo de vida de un ciclón tropical. Este periodo de revisita puede ser de hasta de varios días, lo que impide ver cómo varían el desarrollo de la tormenta tropical.
El sistema CYGNSS medirá el campo de viento de la superficie del océano con una resolución temporal y una cobertura espacial sin precedentes, en condiciones de precipitación y sobre todo el rango dinámico de las velocidades de un ciclón tropical. Estas mediciones servirán para apoyar al pronóstico de huracanes proporcionando datos sobre la velocidad del viento en la superficie del océano.
El sistema se puede concebir como un radar que recibe la señal de los satélites GPS al reflejarse en el océano. Dado que la señal intensidad de la señal es afectada por la rugosidad del océano, éste se puede usar para medir la altura de las olas, la velocidad del viento y la dirección del viento.
Fig 1. Medición de la velocidad del viento en la superficie del océano a partir de las señales de los satélites GPS.
El sistema GYGNSS es parte de un proyecto de NASA denominado Earth System Science Pathfinder y está liderado por el Laboratorio de Investigación de Física Espacial de la Universidad de Michigan, Ann Arbor en colaboración con el Southwest Research Institute de San Antonio, Texas.
El sistema consiste en 8 microsatélites que cuentan con receptores GPS que ha sido modificados para medir las señales reflejadas en la superficie del océano.
Cada microsatélite pesa 28.9 Kg y consume alrededor de 50 Watts. Sus dimensiones son:
Largo: 163.5 cm (desplegado)
Ancho: 52.1 cm
Profundidad: 22.9 cm
Fig. 2 Uno de los 8 microsatélites de la misión CYGNSS
La Misión
Los 8 satélites del sistema CYGNSS fueron lanzados el 15 de diciembre de 2016 desde Cabo Cañaveral por la empresa Orbital Science Corporation a través de un cohete Pegasus XL que fue lanzado desde el avión Stargazer de Orbital, un L1011 de Lockheed Martin. El Stargazer se elevó a una altura de aproximadamente 12,000 metros sobre el océano y soltó al Pegasus XL en caída libre. A los cinco segundos de estar cayendo, el Pegasus XL encendió la primera etapa de su motor y poco después de 10 minutos puso en órbita a los 8 satélites, los cuales se desprendieron a través de un sistema de pirotecnia y resortes.
El video del lanzamiento se puede ver aquí:
https://www.youtube.com/watch?v=O1c1P3emUEo
Lo satélites fueron puestos en una órbita baja (LEO) a aproximadamente 510 km sobre la superficie de la tierra y con una inclinación de aproximadamente 35o sobre el ecuador. La constelación completa proporcionará una cobertura continua de observaciones en tierra con un tiempo de revisita promedio de siete horas y media sobre la banda de latitud crítica para la formación de ciclones de 35° de latitud norte a 35° de latitud sur. Cada satélite realizará 4 mediciones por segundo, lo que resultará en un total de 32 mediciones por segundo alrededor de la tierra. El periodo de la órbita es de 90 minutos. La vida útil mínima de los satélites se estima en dos años.
Fig. 3 Órbita de los satélites de la misión CYGNSS (todas las naves espaciales aproximadamente en un solo plano), altitud = 510 km, inclinación = 35º. Período = 90 minutos.
Fig. 4 Traza de tierra de las órbitas del sistema CYGNSS que muestra el área de cobertura en las latitudes entre 35o N y 35o S.
El sistema CYGNSS es una prueba fehaciente de la creatividad y capacidad innovadora del ser humano, ya que emplea las señales del sistema GPS de una forma distinta para la que fueron concebidas. Lo anterior nos hace reflexionar sobre cuántas otras tecnologías más están en espera de que alguien les encuentre una aplicación distinta a la original. Ustedes lectores tienen la palabra.
