GRACE-FO y el Himalaya
En mayo de 2018, la NASA y el Centro Alemán de Investigación en Geociencias (GFZ) lanzaron la misión de Recuperación de la Gravedad y Seguimiento de Experimentos Climáticos (Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On , GRACE-FO), la próxima generación de satélites en uno de los programas de observación de la Tierra más innovadores jamás lanzados.
Los ingenieros y operadores de GRACE-FO han estado probando, calibrando y revisando la nave espacial para comenzar a operar en ciencia en enero de 2019. Esta es una muestra de sus datos de prueba.
La misión GRACE original (que finalizó en 2017) y el nuevo sistema monitorean los cambios de mes a mes en el campo de gravedad de la Tierra. Más del 99 por ciento de la atracción gravitatoria del planeta permanece sin cambios de un mes a otro porque representa la masa de la Tierra sólida en sí. Pero una pequeña fracción está constantemente en movimiento, y es principalmente agua: la lluvia está cayendo, el rocío se está evaporando, las corrientes oceánicas están fluyendo, el hielo se está derritiendo.
GRACE-FO mapea variaciones en la gravedad que muestran a los científicos a dónde se mueve esa pequeña fracción de masa planetaria. Tales mediciones proporcionan información sobre los cambios en las capas de hielo y glaciares, los efectos de las sequías y los terremotos, y los impactos de las actividades humanas, como el bombeo de aguas subterráneas.
Hay dos satélites GRACE-FO (gemelos exactos) que orbitan en formación a una distancia de aproximadamente 220 kilómetros (140 millas). Cada satélite tiene un acelerómetro, que mide las fuerzas en los satélites distintos de la gravedad, como el arrastre atmosférico o la presión de radiación solar. Y cada satélite tiene un instrumento de alcance de microondas que mide con precisión la distancia entre los dos satélites a medida que orbitan.
Las variaciones en el campo de gravedad de la Tierra, causadas por cambios en la distribución de la masa en y debajo de la superficie, hacen que la distancia entre los dos satélites varíe ligeramente. Los instrumentos de rango GRACE-FO miden este cambio en la distancia con una precisión mejor que una micra, menor que el diámetro de una célula sanguínea, o una décima parte del ancho de un cabello humano.
En el mapa de arriba, la línea amarilla marca la trayectoria de los satélites GRACE-FO el 14 de junio de 2018, con números que indican sus posiciones en varios puntos de la órbita.
La gráfica del medio muestra el cambio en la distancia entre las naves espaciales, unas pocas decenas de micrones, que se ve afectada por los cambios en el campo de gravedad que se encuentra debajo. La trama final muestra la elevación de la Tierra debajo del satélite. Observe cómo el aumento relativamente suave sobre la Antártida perturba las órbitas de los satélites mucho menos que los abruptos cambios en la cordillera del Himalaya.
Tenga en cuenta también los cambios a medida que GRACE-FO supera las elevaciones más altas de América Central frente a las elevaciones más bajas del Mar Caribe y el Océano Pacífico.
Además del acelerómetro y el instrumento de rango de microondas, GRACE-FO tiene un interferómetro de rango láser experimental. "El LRI es un gran avance para las mediciones de distancia de precisión en el espacio", dijo el gerente de instrumentos Kirk McKenzie del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. "Es el primer interferómetro láser entre naves espaciales y la culminación de aproximadamente una década de investigación y desarrollo financiados por la NASA y Alemania".
Gerhard Heinzel, líder del grupo de investigación de interferometría espacial en el Instituto Albert Einstein, explicó el desafío: "Hay orificios del tamaño de una moneda en cada satélite a través del cual el láser debe apuntar con precisión hacia los orificios del otro satélite a una distancia de más de 200 kilómetros, mientras que ambas naves espaciales corren alrededor de la Tierra a 27.000 kilómetros por hora. Es realmente alucinante ".
Imagen de NASA Earth Observatory por Joshua Stevens, con datos cortesía de Felix Landerer / NASA JPL y el equipo científico GRACE. Historia de Michael Carlowicz, basada en informes de Alan Buis y Esprit Smith, NASA JPL.
Más sobre GRACE-FO.