Investigadors de l’ICE-CSIC participen en la missió espacial de l’ESA mitjançant el desenvolupament de tècniques d’altimetria que permetran mesurar amb precisió la topografia del mar. L’estudi de la superfície marina possibilitarà avançar en la investigació científica i social d’àmbits com el clima, la gestió pesquera o la predicció de ciclons.
El 9 d’octubre del 2023 es va llançar a l’espai la missió PRETTY de l’Agència Espacial Europea (ESA) a bord del coet Vega des de Guayana Francesa i aviat captarà senyals de navegació per satèl·lit (GNSS). Un equip de l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) participa al consorci científic d’aquest nanosatèl·lit que posarà a prova formes innovadores i econòmiques de monitorar els nivells de la superfície del mar i del gel des de l’espai.
La missió PRETTY (Reflectometria Passiva i Dosimetria) és un nanosatèl·lit de tipus CubeSat 3U, un satèl·lit en miniatura de forma cuboide, equipat amb un parell d’antenes orientades cap endavant per captar senyals de satèl·lits de navegació propers a l’horitzó. L’antena a la cara davantera de PRETTY rebrà el senyal d’un satèl·lit GNSS que viatja a través de dues trajectòries de raigs: una trajectòria directa des del sistema GNSS i una trajectòria que ha rebotat prèviament a la criosfera de la Terra o als oceans. Després d’analitzar i comparar els dos senyals, la missió podrà calcular l’alçada del gel i del mar amb una precisió d’almenys 50 cm a partir d’una altitud orbital de 550 km.
A partir de senyals GNSS reflectits al mar, és possible mesurar amb precisió la topografia del mar a angles molt rasants. El grup de recerca d’Observació de la Terra de l’ICE-CSIC, liderat per la investigadora Estel Cardellach, incloent-hi Serni Ribó i Weiqiang Li –també membres de l’IEEC– ha desenvolupat tècniques d’altimetria basades en senyals GNSS des de finals de la dècada de 1990. L’equip participa en el consorci científic coordinat per la Universitat Noruega de Ciència i Tecnologia (NTNU), en col·laboració amb l’ICE-CSIC, l’IEEC, el Centre Alemany per a la Investigació en Geociències GFZ i el Centre Aeroespacial Alemany (DLR- SO).
L’ICE-CSIC i l’IEEC han ajudat a definir els paràmetres del receptor GNSS a bord del nanosatèl·lit i serà l’encarregat, juntament amb DLR-SO i GFZ, de generar les primeres solucions altimètriques a partir dels senyals recollits per PRETTY durant les fases inicials de la missió.
Senyals GNSS, un nou enfocament de la reflectometria
“A PRETTY intentarem demostrar diferents aspectes de l’altimetria GNSS en angles molt rasants. És una tècnica amb gran potencial, però també presenta reptes complicats”, indica Estel Cardellach, investigadora de l’ICE-CSIC i l’IEEC. “Al nostre grup tenim la responsabilitat de donar els primers resultats altimètrics, durant les fases inicials després del llançament”, afegeix.
“A més, PRETTY està fent ús d’una nova freqüència GNSS per primer cop, emprant la longitud d’ona més llarga E5/L5 transmesa pels satèl·lits europeus Galileu i GPS nord-americans. L’equip de PRETTY va fer aquest canvi en una fase avançada del desenvolupament de la missió, guiat per proves a terra que van mostrar més precisió utilitzant aquesta banda de freqüència”, explica l’enginyer de l’ESA Manuel Martín Neira.
L’experiment a terra va ser liderat per l’ICE-CSIC i l’IEEC el 2021, amb la participació de l’Institut Mediterrani d’Estudis Avançats (IMEDEA-CSIC) i finançat per l’ESA, per investigar la reflectometria a angles rasants. Els investigadors Estel Cardellach i Serni Ribó van instal·lar un receptor de satèl·lits de navegació al cim de Puig Major a Mallorca. La campanya i les dades analitzades van servir per explorar una forma més nítida de monitorar el nivell del mar, oferir un assessorament adequat per a la missió PRETTY, així com per a futures missions que utilitzin tècniques d’altimetria i senyals GNSS amb una bona relació cost-eficàcia.
Explorar la forma de la superfície marina, la seva altura i els processos que l’alteren permetrà millors aplicacions en l’àmbit científic i social en matèria de recerca del clima, predicció de corrents marins, predicció de ciclons, gestió pesquera, seguiment de runes i plàstics, etc.
La missió PRETTY, finançada a través del Programa de Tecnologia de Suport General de l’ESA per part d’Àustria, ha estat desenvolupada per un consorci austríac format per Beyond Gravity Àustria, els Laboratoris Seibersdorf i la Universitat Tecnològica de Graz.
Més informació:
- Nota de premsa de l’ESA: https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Vega_s_PRETTY_CubeSat_unlocking_satnav_for_Earth_data
- Més informació sobre l’experiment a terra realitzat el 2021: https://www.ice.csic.es/news/news-press-releases/2-uncategorised/85-ice-researchers-lead-a-project-that-experiments-with-new-ocean-altimetry-techniques
- Vídeo de l’experiment a terra: https://youtu.be/xTGA-wPg0fE?si=vcTtGeXnrgeKog8r
La missió PRETTY provant la tècnica de reflectometria rasant. Dreta, el CubeSat PRETTY amb dues antenes. Crèdits: ESA