COSMIC está formado por una constelación de seis microsatélites, el primero en utilizar la ocultación de radio. Ilustración cortesía de Orbital Sciences Corporation Alguna vez se preguntó por qué su dispositivo de Sistema de Posicionamiento Global (GPS) a veces lo coloca en el medio de un edificio, cuando estás bastante seguro de que todavía estás en la calle o en la acera? Frustrante, sí, pero el problema no está en la precisión de la red GPS en sí (las ubicaciones de los satélites GPS se conocen con bastante precisión). El problema proviene de las distorsiones en la señal del GPS causadas por la atmósfera que lo rodea. Temperatura, la presión y la humedad en el aire, e incluso las variaciones eléctricas en la atmósfera superior, tienen un efecto acumulativo en la señal del GPS cuando llega a su ubicación.
Convirtiendo el vicio en virtud, CÓSMICO es un proyecto conjunto pionero de los Estados Unidos y Taiwán que escucha la distorsión en la señal del GPS y calcula información que se puede utilizar para mejorar el pronóstico del tiempo. predecir el cambio climático y monitorear el magnetismo cambiante de la Tierra.
Usando un concepto desarrollado en la década de 1960 para la misión Mariner IV a Marte, y basado en el éxito de un experimento preliminar de prueba de concepto (Sistema de posicionamiento global / Meteorología, o GPS / MET) a finales de la década de 1990, la Corporación Universitaria para la Investigación Atmosférica (UCAR) en Boulder, Colo., y la Organización Espacial Nacional de Taiwán (NSPO) llegaron a un acuerdo en 2001 para desarrollar un programa experimental más sólido. Si bien su título oficial es Formosa Satellite Mission # 3 / Constellation Observing System for Meteorology, Ionosfera y clima (FORMOSAT-3 / COSMIC), en los Estados Unidos generalmente se le conoce simplemente como COSMIC. La NSPO está proporcionando el 80 por ciento de la financiación de $ 100 millones para el proyecto, con UCAR y otras agencias estadounidenses proporcionando el resto [fuente:Henson].
Quizás más interesante que el nombre de COSMIC es lo que propone hacer. Su misión de cinco años es mostrar que no se necesitan muchos recursos para proporcionar el tipo de ciencia fundamental necesaria para redefinir la meteorología y comenzar a construir el archivo de datos climatológicos precisos necesarios para mejorar los modelos climáticos existentes. Esto, a su vez, nos enseñará mucho sobre el cambio climático.
Por último, las observaciones realizadas por COSMIC podrían permitirnos predecir huracanes, sequías, otros desastres naturales importantes e incluso tormentas eléctricas con mucha más precisión.
Próximo, echemos un vistazo a los diferentes componentes que componen COSMIC.
Contenido
COSMIC se lanzó el 14 de abril de 2006 desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en California. Foto cortesía de Orbital Sciences Corporation COSMIC consta de una red de satélites, estaciones terrestres y centros de datos.
Satélites
Lanzado el 14 de abril, 2006 en un solo cohete Minotauro, la "constelación" de seis de forma cilíndrica Microsatélites COSMIC tardaron entre uno y dos años en alcanzar la altitud y la posición operativas [fuentes:sitio web de COSMIC, Fong]. Cada satélite pesa alrededor de 110 libras (70 kilogramos) y mide alrededor de 46 pulgadas (116 centímetros) de ancho y 7 pulgadas (18 centímetros) de alto. y cada uno lleva a bordo el mismo juego de tres instrumentos. Cubriremos esos instrumentos y lo que hacen un poco más tarde, pero en general, estos satélites realizan mediciones detalladas en la atmósfera todos los días.
Los satélites COSMIC están en órbita polar, lo que significa que durante cada viaje alrededor del planeta pasan por ambos polos. Separados por 30 grados de longitud y operando a unas 500 millas (800 kilómetros) sobre el planeta, los satélites juntos están optimizados para cubrir toda la superficie de la Tierra con la mayor frecuencia posible [fuente:Anthes].
Debido a que el enfoque de la misión es nuevo y está limitado a seis satélites, a veces surgen problemas técnicos. En cualquier momento, varios de los satélites están experimentando problemas de baja potencia u otros problemas técnicos, limitando su funcionalidad y el número de observaciones que pueden realizar los instrumentos a bordo. La vida útil proyectada de los satélites es de cinco años [fuente:Fong].
Estaciones terrestres
Los datos transmitidos desde los satélites son recopilados por estaciones terrestres en Alaska, Virginia, Noruega y la Antártida, y la mayor parte de la descarga se realiza en Alaska y Noruega [fuente:Hunt]. Estas estaciones terrestres luego transmiten la información a los centros de datos. El Centro de Misiones Múltiples (MMC) ubicado en Taiwán controla el movimiento de los satélites mismos [fuente:Schreiner].
Centros de datos
Los datos recibidos por las estaciones terrestres se envían al centros de datos en Taiwán y Boulder. En los Estados Unidos, el centro de datos se llama Centro de Archivo y Análisis de Datos COSMIC (CDAAC), donde un equipo de 10 procesa y distribuye los datos de la misión a la comunidad científica.
Pero, ¿qué datos se recopilan realmente? y como se hace esto La página siguiente explica qué hay a bordo de cada satélite COSMIC.
Antes de explorar los aspectos prácticos de COSMIC, Es útil conocer algunos detalles sobre la atmósfera de la Tierra que la mayoría de nosotros aprendimos en la escuela, pero que quizás hayamos olvidado. El ambiente no es muy diferente al de un pastel de cumpleaños de varias capas, con cada capa encima de la siguiente, excepto que inhalar aire en la atmósfera no suele provocar dolor de estómago. También, las líneas divisorias entre las capas atmosféricas no están tan bien definidas como las capas de glaseado de chocolate cremoso. El nivel más bajo de la atmósfera se llama troposfera . Consiste en el aire que respiramos todos los días y es donde ocurren la mayoría de los eventos que asociamos con el clima. Esta capa va desde el suelo hasta alrededor de 6.2 millas (10 kilómetros) sobre la superficie de la Tierra.
Por encima de eso se sienta el estratosfera , que se extiende desde aproximadamente 6.2 a 20 millas (10 a 30 kilómetros) sobre la Tierra. Originalmente se pensó que era muy estable, Ahora se sabe que el calentamiento o enfriamiento del aire en la estratosfera causa cambios significativos en los patrones climáticos en la troposfera. haciendo de esta área un tema de estudio extremadamente valioso [fuente:Yalda].
Lo último que necesitamos saber es el ionosfera , que consiste en el ionizado, o cargado, partículas en la atmósfera superior que comienzan alrededor de 50 millas (80 kilómetros) sobre la Tierra. La intensa radiación solar a esta altitud desprende electrones de las moléculas en el aire, electrificando la atmósfera [fuente:UCAR]. Si has visto la aurora boreal, has visto la ionosfera en acción.
Ahora que tenemos una mejor comprensión de lo que está mirando COSMIC, exploremos los instrumentos que utiliza para obtener la mejor vista.
Clima espacialLos instrumentos TIP y TBB de COSMIC que estudian la ionosfera proporcionan el tipo de información fundamental para una mejor comprensión y conocimiento del "clima espacial". El clima espacial es lo que sucede cuando las erupciones solares golpean el campo magnético de la Tierra y cargan la ionosfera. Esto provoca algún fenómeno pacífico, como la impresionante aurora boreal, que a menudo se puede ver desde las latitudes más septentrionales de la Tierra. Sin embargo, también puede provocar violentas erupciones solares, que se sabe que destruyen satélites, desactivar los instrumentos eléctricos en la Tierra, y potencialmente dañar a los astronautas en el espacio. Saber todo lo que podamos sobre la ionosfera puede ayudarnos a anticiparnos a estas tormentas y prevenir o minimizar los daños que causan.
Los satélites de órbita terrestre baja (LEO) de COSMIC interceptan las señales de radio GPS para medir su curvatura y el retardo de la señal a medida que atraviesan la atmósfera. Ilustración cortesía de Broad Reach Engineering Uno de los aspectos más interesantes de COSMIC es la forma en que utiliza las señales GPS tradicionales que ya existen para recopilar información sobre las condiciones atmosféricas desde alrededor de 0,6 millas (1 kilómetro) sobre el suelo y más alto [fuente:Schreiner]. Usando su Receptor de radio ocultación (RO) , el satélite detecta una señal de GPS cuando comienza a atravesar la atmósfera terrestre. Debido a que el satélite COSMIC sabe exactamente dónde está realmente el satélite GPS, puede soportar la distorsión, o refracción, causado por la atmósfera para calcular la temperatura, presión del aire, humedad e incluso densidad de electrones en un punto específico del suelo.
Cada observación que utiliza estos datos da como resultado un "perfil vertical" sobre un punto específico del suelo. Estas observaciones se hacen hasta 2, 500 veces al día, que con el tiempo produce una imagen tridimensional detallada de la atmósfera.
COSMIC a bordo Diminuto fotómetro ionosférico (TIP) está mapeando la ionosfera de la Tierra con más precisión de la que estaba disponible anteriormente. Puede que sea diminuto pero también permite la observación continua de la ionosfera en la longitud de onda ultravioleta lejana de 135,6 nanómetros.
Considerando que el receptor de RO proporciona datos de naturaleza vertical (midiendo la atmósfera desde el suelo hacia arriba en tres dimensiones), el instrumento TIP está mapeando la ionosfera de manera horizontal, o bidimensional [fuente:Dymond]. El TIP funciona solo por la noche debido a la interferencia causada por la radiación ultravioleta solar [fuente:Anthes].
También mapeando la ionosfera, pero proporcionando datos tanto horizontales como verticales, es el Baliza de tres bandas (TBB) . El TBB funciona emitiendo una señal directamente desde el satélite hacia las estaciones receptoras, determinando así la densidad electrónica de la ionosfera. Se ha instalado un número limitado de estaciones receptoras a lo largo del eje norte-sur de la órbita polar en Asia oriental y América del Norte y del Sur [fuente:Anthes].
Trabajando en conjunto con las estaciones receptoras por las que pasa, y utilizando datos de densidad de electrones de los otros dos instrumentos a bordo, el TBB proporciona un modelo tridimensional detallado de la ionosfera [fuentes:Dymond, Bernhardt].
Los seis receptores RO recogen hasta 2, 500 observaciones por día cuando todos los satélites están operativos [fuente:sitio web de COSMIC]. El TIP y TBB escanean constantemente y brindan una cobertura continua.
En la página siguiente, veremos algunas de las formas en que los datos recopilados por COSMIC se utilizan en la actualidad, y cuál podría ser el futuro de este programa.
La misión principal de COSMIC es demostrar que el uso de ocultación de radio y constelaciones de satélites proporciona datos útiles sobre nuestra atmósfera [fuente:Anthes]. Ya, Los datos de la misión se han utilizado para predecir tormentas tropicales con mayor precisión. En 2006, La tormenta tropical Ernesto se formó en el Océano Atlántico. Los modelos tradicionales de predicción del tiempo no pudieron predecir la formación de la tormenta, pero agregando datos COSMIC al modelo, Las predicciones sobre la formación de la tormenta fueron muy similares a lo que realmente se observó [fuente:Anthes].
Quizás aún más importante es cómo puede ayudarnos a comprender el cambio climático. Como describimos anteriormente, Las mediciones de radio ocultación crean perfiles verticales de la atmósfera. Debido a que estas mediciones no dependen de ninguna tecnología específica para ser interpretadas, son ideales para la comparación a largo plazo. A la baja, dificultades para separar los diferentes efectos de la temperatura, la presión y la humedad limitan la utilidad de algunos de los datos por debajo de 5 millas (8 kilómetros) y por encima de 15 millas (25 kilómetros) para la investigación climática [fuente:Anthes].
Básicamente, COSMIC está llevando un concepto más allá de la etapa de idea y muestra que esta tecnología puede proporcionar resultados útiles. UCAR organiza un taller anual para permitir que los científicos compartan información y aprendan más sobre para qué se pueden usar los datos. La tecnología y el método no son nuevos, pero tener este tipo de datos disponibles a gran escala sí lo es.
Los dos centros de datos de COSMIC son responsables de proporcionar la información (gratuita) a la comunidad científica internacional. En abril de 2010, hubo más de 1, 100 usuarios de 54 países [fuente:Schreiner]. Los científicos utilizan estos datos para mejorar su investigación y aprender a incorporar este tipo de información en su trabajo con mayor precisión.
¿Tiene alguna investigación atmosférica para la que le gustaría utilizar los datos? La inscripción es gratuita en el sitio web de CDAAC, aunque tendrá que hacerles saber cómo va a utilizar la información.
COSMIC se financia hasta 2011, con la posibilidad de continuar con la financiación después de eso [fuente:Schreiner]. Una vez que concluye la misión, no es del todo seguro qué, si algo, lo reemplazará. UCAR y NSPO esperan obtener apoyo para un programa sostenido con dos a cuatro veces más satélites haciendo lo mismo, pero brindando una cobertura mucho más completa de la que es posible con solo seis satélites. Si estas esperanzas se hacen realidad, La predicción meteorológica podría llegar a ser tan precisa que la gente podría tener que encontrar algo además del pronóstico local para bromear.
Para obtener más información sobre satélites, predicción meteorológica y más, visite los enlaces en la página siguiente.
Cronología COSMIC1965 - Radio Ocultación (RO) utilizada por primera vez para estudiar Marte
1988 - Primera sugerencia de utilizar este método para estudiar la atmósfera de la Tierra.
1995-1997 - MicroLab-1 proporciona la primera misión RO a la Tierra
2001 - Comienza el programa FORMOSAT-3 / COSMIC
2006 - Lanzamiento de los satélites COSMIC
2011 - Concluye el programa COSMIC
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Fuentes
