CloudSat de la NASA trae un viaje revolucionario

El concepto de un artista muestra la nave espacial CloudSat de la NASA en órbita sobre la Tierra. Lanzado en 2006, proporcionó el primer estudio global de las propiedades de la nube antes de ser dado de baja en marzo de 2024 al final de su vida útil. Crédito: NASA/JPL

Durante casi dos décadas, su potente radar ha proporcionado detalles nunca antes vistos de las nubes y ha ayudado a avanzar en la previsión meteorológica y climática mundial.

CloudSat, un NASA una misión que abordó huracanes, igualó las tasas de nieve globales y logró otro clima y clima primero, puso fin a sus operaciones. Originalmente propuesta como una misión de 22 meses, la nave espacial fue recientemente desmantelada después de casi 18 años observando la estructura vertical y el contenido de hielo/agua de las nubes.

Como estaba previsto, la nave espacial, que había llegado al final de su vida útil y ya no podía realizar observaciones periódicas, fue puesta el mes pasado en una órbita que provocará su eventual desintegración en la atmósfera.

El CloudSat de la NASA pasó sobre el huracán Bill frente a la costa este de EE. UU. en agosto de 2009, capturando datos del ojo de la tormenta de categoría 4. Este par de imágenes muestra una vista desde el satélite Aqua de la agencia (arriba) junto con la estructura vertical de las nubes medida por el CloudSat. radar (abajo). Crédito: Jesse Allen, Observatorio Terrestre de la NASA

Tecnología de radar revolucionaria

Cuando se lanzó en 2006, el radar de perfil de nubes de la misión fue el primer radar de longitud de onda (banda W) de 94 GHz que voló en el espacio. Mil veces más sensibles que los típicos radares meteorológicos terrestres, ofrecieron una nueva visión de las nubes: no como imágenes planas en una pantalla, sino como cortes en 3D de una atmósfera llena de nieve y lluvia.

Por primera vez, los científicos pudieron observar nubes y precipitaciones juntas, dijo Graeme Stephens, investigador principal de la misión en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. «Sin las nubes, los humanos no existirían, porque proporcionan el agua dulce que la vida tal como la conocemos necesita», afirmó. «A veces los llamamos diablitos inteligentes debido a sus propiedades perturbadoras. Las nubes han sido un enigma en términos de predicción del cambio climático”.

En esta animación, el radar de CloudSat detecta el huracán María a medida que se intensifica rápidamente en el Océano Atlántico en septiembre de 2017. Las áreas de alta reflectividad, mostradas en rojo y rosa, se extienden por encima de los 15 kilómetros (9 millas) de altura, lo que indica que se están formando grandes cantidades de agua. elevado en la atmósfera. Crédito: NASA/JPL-Caltech/CIRA

Las nubes han sido durante mucho tiempo un secreto. Antes de CloudSat, no sabíamos con qué frecuencia las nubes producían lluvia y nieve a nivel mundial. Desde su lanzamiento, también hemos avanzado mucho en la comprensión de cómo las nubes pueden enfriar y calentar la atmósfera y la superficie, así como cómo pueden provocar la formación de hielo en los aviones.

Los datos de CloudSat han informado a miles de publicaciones de investigación y continúan ayudando a los científicos a realizar descubrimientos clave, incluida la cantidad de hielo y agua que contienen las nubes a nivel mundial y cómo, al atrapar el calor en la atmósfera, las nubes aceleran el derretimiento del hielo en Groenlandia y en los polos.

El clima de la tormenta

A lo largo de los años, CloudSat ha sobrevolado poderosos sistemas de tormentas con nombres como María, Harvey y Sandy, y ha emergido bajo el dosel arremolinado de nubes cirros. Su radar de perfil de nubes se ha destacado en la penetración de capas de nubes para ayudar a los científicos a explorar cómo y por qué se intensifican los ciclones tropicales.

Durante la vida de CloudSat, ocurrieron varios problemas que podrían poner fin a la misión relacionados con la batería de la nave espacial y las ruedas de reacción utilizadas para controlar la orientación del satélite. El equipo de CloudSat ha desarrollado soluciones únicas, incluida la «hibernación» de la nave espacial durante las partes de cada órbita en las que no hay luz diurna para conservar energía y orientarla con menos ruedas de reacción. Sus soluciones permitieron que las operaciones continuaran hasta que Cloud Profiling Radar se cerró permanentemente en diciembre de 2023.

«Es parte de lo que somos como familia de la NASA el hecho de que contamos con equipos dedicados y talentosos que pueden hacer cosas que nunca se han hecho antes», dijo Deborah Vane, directora del proyecto CloudSat en JPL. «Nos hemos recuperado de estas anomalías con técnicas que nadie había utilizado antes».

Satélites hermanos

CloudSat se lanzó el 28 de abril de 2006, junto con un satélite portador de lidar llamado CALIPSO (abreviatura de Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation). Las dos naves espaciales se unieron a una constelación internacional de satélites de vigilancia meteorológica y climática en órbita terrestre.

El radar y el lidar se consideran sensores «activos» porque dirigen rayos de energía hacia la Tierra (ondas de radio en el caso de CloudSat y luz láser en el caso de CALIPSO) y miden cómo los rayos infrarrojos se reflejan en las nubes y las partículas finas (aerosoles). en la atmósfera. Otros instrumentos científicos en órbita utilizan sensores «pasivos» que miden la luz solar reflejada o la radiación emitida por la Tierra o las nubes.

Orbitando con menos de un minuto de diferencia, CloudSat y CALIPSO dieron la vuelta al mundo en órbitas sincrónicas con el sol desde el Polo Norte al Polo Sur, cruzando el ecuador a primera hora de la tarde y después de la medianoche todos los días. Su huella de radar-lidar superpuesta diseccionó la estructura vertical de la atmósfera para estudiar nubes delgadas y gruesas, así como las capas de partículas en el aire como polvo, sal marina, cenizas y hollín que pueden influir en la formación de nubes.

La influencia de los aerosoles en las nubes sigue siendo una cuestión clave para las proyecciones del calentamiento global. Para explorar esta y otras preguntas, el satélite PACE lanzado recientemente y futuras misiones en el Observatorio del Sistema Terrestre de la NASA se basarán en los legados de CloudSat y CALIPSO para una nueva generación.

«La Tierra en 2030 será diferente de la Tierra en 2000″, dijo Stephens. “El mundo ha cambiado y el clima ha cambiado. Continuar con estas mediciones nos dará nuevos conocimientos sobre los cambios en los patrones climáticos».

Más sobre misiones

El proyecto CloudSat está gestionado por la NASA por JPL. JPL desarrolló el instrumento de radar perfilador de nubes con importantes contribuciones de hardware de la Agencia Espacial Canadiense. La Universidad Estatal de Colorado proporciona el procesamiento y distribución de datos científicos. BAE Systems de Broomfield, Colorado, diseñó y construyó la nave espacial. La Fuerza Espacial de Estados Unidos y el Departamento de Energía de Estados Unidos contribuyeron con recursos. Universidades y centros de investigación estadounidenses e internacionales apoyan al equipo científico de la misión. Caltech en Pasadena, California, gestiona el JPL para la NASA.

CALIPSO, que fue una misión conjunta entre la NASA y la agencia espacial francesa, CNES (Centre National d’Études Spatiales), completó su misión en agosto de 2023.