Diseñado para detectar posibles peligros naturales y ayudar a los investigadores a medir cómo el derretimiento del hielo terrestre afectará el aumento del nivel del mar, la nave espacial NISAR marca un gran paso a medida que toma forma.

Un satélite terrestre del tamaño de un SUV que estará equipado con la antena reflectora más grande jamás lanzada por la NASA está tomando forma en la sala limpia del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la agencia en el sur de California. Llamado NISAR, la misión conjunta entre la NASA y la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO) tiene grandes objetivos:al rastrear cambios sutiles en la superficie de la Tierra, detectará señales de advertencia de erupciones volcánicas inminentes, ayudar a monitorear los suministros de agua subterránea, rastrear la tasa de derretimiento de las capas de hielo ligadas al aumento del nivel del mar, y observar cambios en la distribución de la vegetación en todo el mundo. El monitoreo de este tipo de cambios en la superficie del planeta en casi todo el mundo no se había hecho antes con la alta resolución en el espacio y el tiempo que brindará NISAR.

La nave espacial utilizará dos tipos de radar de apertura sintética (SAR) para medir los cambios en la superficie de la Tierra, de ahí el nombre NISAR, que es la abreviatura de NASA-ISRO SAR. El satélite utilizará una antena reflectora de radar de malla de alambre de casi 40 pies (12 metros) de diámetro al final de un brazo de 30 pies de largo (9 metros de largo) para enviar y recibir señales de radar desde y hacia la superficie de la Tierra. El concepto es similar a cómo los radares meteorológicos rebotan señales en las gotas de lluvia para rastrear las tormentas.

NISAR detectará movimientos de la superficie del planeta tan pequeños como 0.4 pulgadas (un centímetro) en áreas del tamaño de media cancha de tenis. Lanzamiento no antes de 2022, el satélite escaneará todo el mundo cada 12 días durante el transcurso de su misión principal de tres años, imaginando la tierra de la Tierra, capa de hielo, y hielo marino en cada órbita.

Actividades como sacar agua potable de un acuífero subterráneo pueden dejar señales en la superficie:sacar demasiada agua, y el suelo comienza a hundirse. El movimiento del magma debajo de la superficie antes de una erupción volcánica puede hacer que el suelo también se mueva. NISAR proporcionará imágenes de radar de lapso de tiempo de alta resolución de tales cambios.

Un satélite para todo clima

El 19 de marzo Asamblea de NISAR, prueba, y el equipo de lanzamiento de JPL recibió una pieza clave de equipo, el SAR de banda S, de su socio en la India. Junto con el SAR de banda L proporcionado por JPL, los dos radares sirven como el corazón de la misión. La "S" y la "L" denotan la longitud de onda de su señal, con "S" a aproximadamente 4 pulgadas (10 centímetros) y "L" alrededor de 10 pulgadas (25 centímetros). Ambos pueden ver a través de objetos como nubes y las hojas del dosel de un bosque que obstruyen otros tipos de instrumentos. aunque el SAR de banda L puede penetrar más en la vegetación densa que la banda S. Esta capacidad permitirá a la misión rastrear cambios en la superficie de la Tierra de día o de noche, lluvia o sol.

"NISAR es un satélite para todo clima que nos brindará una capacidad sin precedentes para observar cómo está cambiando la superficie de la Tierra, "dijo Paul Rosen, Científico del proyecto NISAR en JPL. "Será especialmente importante para los científicos que han estado esperando este tipo de confiabilidad y consistencia de medición para comprender realmente qué impulsa los sistemas naturales de la Tierra, y para las personas que se enfrentan a peligros naturales y desastres como volcanes o deslizamientos de tierra".

Ambos radares funcionan haciendo rebotar las señales de microondas en la superficie del planeta y registrando cuánto tiempo tardan las señales en regresar al satélite, así como su fuerza cuando regresan. Cuanto mayor sea la antena que envía y recibe las señales, cuanto mayor sea la resolución espacial de los datos. Si los investigadores quisieran ver algo de unos 45 metros (150 pies) de ancho con un satélite en órbita terrestre baja operando un radar de banda L, necesitarían una antena de casi 14, 000 pies (4, 250 metros) de largo, el equivalente a unos 10 edificios Empire State apilados uno encima del otro. Enviar algo de ese tamaño al espacio simplemente no es factible.

Sin embargo, los planificadores de misiones de NISAR tenían la ambición de realizar un seguimiento de los cambios en la superficie con una resolución aún mayor, hasta alrededor de 20 pies (6 metros), lo que requería una antena aún más larga. Por eso el proyecto utiliza tecnología SAR. As the satellite orbits Earth, engineers can take a sequence of radar measurements from a shorter antenna and combine them to simulate a much larger antenna, giving them the resolution that they need. And by using two wavelengths with complementary capabilities—S-SAR is better able to detect crop types and how rough a surface is, while L-SAR is better able to estimate the amount of vegetation in heavily forested areas—researchers can get a more detailed picture of Earth's surface.

Testing, Testing...

So the arrival of the S-band system marked a big occasion for the mission. The equipment was delivered to the JPL Spacecraft Assembly Facility's High Bay 1 clean room—the same room where probes used to explore the solar system, like Galileo, Cassini, and the twin Voyager spacecraft, were built—to be unboxed over the course of several days. "The team is very excited to get their hands on the S-band SAR, " said Pamela Hoffman, NISAR deputy payload manager at JPL. "We had expected it to arrive in late spring or early summer of last year, but COVID impacted progress at both ISRO and NASA. We are eager to begin integrating ISRO's S-SAR electronics with JPL's L-SAR system."

Engineers and technicians from JPL and ISRO will spend the next couple of weeks performing a health check on the radar before confirming that the L-band and S-band SARS work together as intended. Then they'll integrate the S-SAR into part of the satellite structure. Another round of tests will follow to make sure everything is operating as it should.

"NISAR will really open up the range of questions that researchers can answer and help resource managers monitor areas of concern, " said Rosen. "There's a lot of excitement surrounding NISAR, and I can't wait to see it fly."