14/12/2021
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Es complicado creer que la misión eólica Aeolus de la ESA haya estado orbitando la Tierra durante tres años y, notablemente, superó su hito de vida de diseño. Aeolus ha ido mucho más allá de su objetivo original de demostrar que la tecnología láser innovadora puede generar perfiles globales del viento; sus datos se distribuyen a los servicios de predicción meteorológica de todo el mundo en menos de tres horas de mediciones en el espacio. Además, Aeolus ha sentado las bases para futuras misiones de satélites lidar eólicos Doppler.
Al ser un aspecto tan dinámico y relativamente invisible del medio ambiente de la Tierra, el viento es particularmente complicado de medir desde el espacio. Sin embargo, la necesidad de estas mediciones fue identificada hace muchos años por, por ejemplo, la Organización Meteorológica Mundial, que es responsable del Sistema Mundial Integrado de Observación. Este sistema, que comprende una gran cantidad de observaciones meteorológicas y ambientales tomadas desde tierra, barcos, atmósfera superior y el espacio, es utilizado por los servicios meteorológicos de todo el mundo.
Como parte del programa FutureEO de la ESA, Aeolus es una misión de investigación Earth Explorer. Pero también fue diseñado para demostrar cómo la sofisticada tecnología lidar de viento Doppler puede tocar la necesidad de más mediciones del viento para mejorar los pronósticos meteorológicos.
El único instrumento de Aeolus se llama ALADIN. Su láser transmite pulsos cortos y rápidos de luz ultravioleta hacia la Tierra. Esta luz rebota en las moléculas y partículas del aire, como el polvo, en la atmósfera. La pequeña fracción de luz que se dispersa hacia el satélite es recogida por un gran telescopio. Todo esto permite medir la velocidad horizontal de los vientos del mundo en los 30 km más bajos de la atmósfera.
Durante los últimos tres años, los científicos han estado utilizando información de Aeolus para comprender más sobre los sistemas que influyen en nuestro tiempo y clima.
Sin embargo, su mayor logro es el hecho de que la calidad de los datos de Aeolus es tan buena que los centros meteorológicos han estado introduciendo los datos en modelos de predicción meteorológica diaria desde enero de 2020.
Esto ha sido particularmente relevante durante la pandemia de Covid, que, en la primavera de 2020, provocó una caída en la cantidad de vuelos comerciales que normalmente brindan mediciones únicas de viento, temperatura y presión a lo largo de sus rutas de vuelo. Con menos mediciones disponibles desde aviones para pronósticos meteorológicos, Aeolus ha sido un contribuyente importante para ayudar a llenar el vacío.
La científica de la misión Aeolus de la ESA, Anne Grete Straume, dijo: “Aeolus ha sido un gran impulso para ayudarnos a comprender las complejidades de los sistemas de viento de la Tierra y cómo influyen en el tiempo y el clima, como se describe en un reciente papel publicado en Cartas de investigación geofísica.
“El artículo muestra cómo las observaciones de Aeolus en la troposfera superior tropical y la estratosfera inferior han ayudado a corregir los modelos meteorológicos para representar mejor el flujo atmosférico al capturar la cizalladura del viento causada por las ondas Kelvin.
“Gracias a la calidad y singularidad de los datos, cuatro centros meteorológicos europeos han estado utilizando los datos de Aeolus para sus pronósticos diarios desde 2020, y el Centro Nacional de Pronóstico del Tiempo a Medio Plazo de la India también comenzó a beneficiarse de Aeolus este año. Esto demuestra que Aeolus ha logrado claramente un objetivo clave de ser utilizado para pronósticos diarios, pero también demuestra cómo la tecnología se puede usar para misiones de seguimiento «.
La misión Aeolus estuvo en desarrollo durante varios años con anterioridad a que finalmente se lanzara en 2018. La tecnología lidar era completamente nueva y desafiante de realizar.
El gerente de carga útil de Aeolus de la ESA, Denny Wernham, señaló: “El desarrollo de Aeolus fue un gran desafío. Fue diseñado como una misión de demostración y sorprendentemente todavía lo tenemos en buen estado de salud y entregando datos valiosos para la ciencia y la previsión meteorológica tres años después de su puesta en órbita. Gracias a Aeolus, hemos adquirido una valiosa experiencia y conocimientos para el desarrollo de posibles futuros satélites lidar de viento Doppler en el espacio ”.
Si bien la misión ciertamente ha demostrado que esta tecnología láser funciona en el espacio, un observatorio en Argentina que busca rayos cósmicos también ha descubierto que los lidares espaciales podrían ayudar a calibrar de forma cruzada las escalas de energía de diferentes observatorios de rayos cósmicos.
Científicos del Instituto de Física de Astropartículas del Instituto de Tecnología de Karlsruhe en Alemania y del Instituto Nacional de Física Nuclear en Italia que estudian los rayos cósmicos del espacio exterior utilizando información del Observatorio Pierre Auger en Argentina, notaron una señal recurrente inesperada en sus datos. Junto con científicos del Instituto de Física Atmosférica del Centro Aeroespacial Alemán, descubrieron que el observatorio estaba detectando una señal emitida por Aeolus.
El observatorio se utiliza para estudiar el origen de los rayos cósmicos de energía ultra alta. Los telescopios ópticos de campo amplio detectan la radiación de fluorescencia emitida por moléculas de nitrógeno excitadas como cascadas de partículas inducidas por rayos cósmicos. Las líneas de fluorescencia más fuertes se encuentran en el ultravioleta, cerca de la frecuencia de 355 nm del láser Aeolus. La señal láser de Aeolus atraviesa la vista del observatorio cada semana.
Michael Unger, del Instituto de Tecnología de Karlsruhe, explicó: “Planeamos utilizar este rayo láser desde el espacio para estudios sistemáticos de la densidad de aerosoles sobre el observatorio y para la calibración de nuestros telescopios. Las futuras misiones lidar basadas en satélites podrían diseñarse para ayudar a la calibración cruzada de las escalas de energía de diferentes observatorios de rayos cósmicos «.
El observatorio también está ayudando a la ESA a comprender mejor las complejidades de los láseres espaciales.
Toni Tolker-Nielsen, director interino de los programas de observación de la Tierra de la ESA, añadió: “El trabajo del Observatorio Pierre Auger también ha sido extremadamente importante para proporcionar nuevos conocimientos y pruebas independientes que nos ayudarán a comprender mejor las complejidades técnicas del uso de láseres en el espacio. Estos resultados confirman que los observatorios de rayos cósmicos pueden ofrecer un método independiente y poderoso para medir el rendimiento de los láseres de los satélites de observación de la Tierra, allanando el camino para la colaboración futura con otras misiones ”.
