Satélite de observación de la tierra

Seis satélites de observación de la Tierra que comprenden la constelación de satélites A-train a partir de 2014.

Un satélite de observación de la Tierra o satélite de teledetección de la Tierra es un satélite utilizado o diseñado para la observación de la Tierra (EO) desde la órbita, incluidos los satélites espía y similares destinados a fines no -usos militares como vigilancia ambiental, meteorología, cartografía y otros. El tipo más común son los satélites de imágenes de la Tierra, que toman imágenes de satélite, análogas a las fotografías aéreas; algunos satélites EO pueden realizar la detección remota sin formar imágenes, como en la ocultación de radio GNSS.

La primera aparición de la detección remota por satélite se remonta al lanzamiento del primer satélite artificial, el Sputnik 1, por parte de la Unión Soviética el 4 de octubre de 1957. El Sputnik 1 envió señales de radio que los científicos utilizaron para estudiar la ionosfera. La Agencia de Misiles Balísticos del Ejército de los Estados Unidos lanzó el primer satélite estadounidense, Explorer 1, para el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA el 31 de enero de 1958. La información enviada desde su detector de radiación condujo al descubrimiento de la Tierra. Cinturones de radiación de Van Allen. La nave espacial TIROS-1, lanzada el 1 de abril de 1960, como parte del programa Satélite de Observación Infrarroja de Televisión (TIROS) de la NASA, envió las primeras imágenes de televisión de los patrones meteorológicos que se tomaron desde el espacio.

En 2008, más de 150 satélites de observación de la Tierra estaban en órbita, registrando datos con sensores pasivos y activos y adquiriendo más de 10 terabits de datos al día. Para 2021, ese total había aumentado a más de 950, con la mayor cantidad de satélites operados por la empresa estadounidense Planet Labs.

La mayoría de los satélites de observación de la Tierra llevan instrumentos que deben funcionar a una altitud relativamente baja. La mayoría orbita a altitudes superiores a 500 a 600 kilómetros (310 a 370 mi). Las órbitas más bajas tienen una resistencia aerodinámica significativa, lo que hace que sean necesarias maniobras frecuentes de refuerzo de la órbita. Los satélites de observación de la Tierra ERS-1, ERS-2 y Envisat de la Agencia Espacial Europea, así como la nave espacial MetOp de EUMETSAT, funcionan a altitudes de unos 800 km (500 mi). Las naves espaciales Proba-1, Proba-2 y SMOS de la Agencia Espacial Europea están observando la Tierra desde una altitud de unos 700 km (430 mi). Los satélites de observación de la Tierra de los Emiratos Árabes Unidos, DubaiSat-1 & DubaiSat-2 también se coloca en órbitas terrestres bajas (LEO) y proporciona imágenes satelitales de varias partes de la Tierra.

Para obtener una cobertura (casi) global con una órbita baja, se utiliza una órbita polar. Una órbita baja tendrá un período orbital de aproximadamente 100 minutos y la Tierra girará alrededor de su eje polar unos 25° entre órbitas sucesivas. La pista de tierra se mueve hacia el oeste 25 ° en cada órbita, lo que permite escanear una sección diferente del globo con cada órbita. La mayoría están en órbitas heliosincrónicas.

Una órbita geoestacionaria, a 36 000 km (22 000 mi), permite que un satélite se desplace sobre un punto constante de la Tierra, ya que el período orbital a esta altitud es de 24 horas. Esto permite una cobertura ininterrumpida de más de 1/3 de la Tierra por satélite, por lo que tres satélites, separados 120°, pueden cubrir toda la Tierra excepto las regiones polares extremas. Este tipo de órbita se utiliza principalmente para satélites meteorológicos.

Historia

Herman Potočnik exploró la idea de utilizar naves espaciales en órbita para una observación militar y pacífica detallada del suelo en su libro de 1928, El problema de los viajes espaciales. Describió cómo las condiciones especiales del espacio podrían ser útiles para experimentos científicos. El libro describía los satélites geoestacionarios (presentados por primera vez por Konstantin Tsiolkovsky) y discutía la comunicación entre ellos y la tierra mediante la radio, pero no llegaba a la idea de utilizar satélites para la transmisión masiva y como relevos de telecomunicaciones.

Aplicaciones

Tiempo

GOES-8, un satélite meteorológico de los Estados Unidos.

Un satélite meteorológico es un tipo de satélite que se utiliza principalmente para controlar el tiempo y el clima de la Tierra. Estos satélites meteorológicos, sin embargo, ven más que nubes y sistemas de nubes. Las luces de las ciudades, los incendios, los efectos de la contaminación, las auroras, las tormentas de arena y polvo, la capa de nieve, los mapas de hielo, los límites de las corrientes oceánicas, los flujos de energía, etc., son otros tipos de información ambiental recopilada mediante satélites meteorológicos.

Las imágenes meteorológicas satelitales ayudaron a monitorear la nube de cenizas volcánicas del monte St. Helens y la actividad de otros volcanes como el monte Etna. También se ha monitoreado el humo de los incendios en el oeste de los Estados Unidos, como Colorado y Utah.

Monitoreo ambiental

Imagen satélite compuesta de la Tierra, mostrando toda su superficie en proyección equirectangular

Otros satélites ambientales pueden ayudar al monitoreo ambiental mediante la detección de cambios en la vegetación de la Tierra, el contenido de gases traza atmosféricos, el estado del mar, el color del océano y los campos de hielo. Al monitorear los cambios de la vegetación a lo largo del tiempo, las sequías se pueden monitorear comparando el estado actual de la vegetación con su promedio a largo plazo. Por ejemplo, el derrame de petróleo de 2002 frente a la costa noroeste de España fue observado de cerca por el ENVISAT europeo, que, aunque no es un satélite meteorológico, vuela un instrumento (ASAR) que puede ver los cambios en la superficie del mar. Las emisiones antropogénicas se pueden monitorear mediante la evaluación de los datos troposféricos de NO₂ y SO₂.

Estos tipos de satélites casi siempre están sincronizados con el sol y "congelados" órbitas. Una órbita sincronizada con el sol pasa sobre cada punto del suelo a la misma hora del día, de modo que las observaciones de cada paso se pueden comparar más fácilmente, ya que el sol está en el mismo punto en cada observación. Un "congelado" órbita es la órbita más cercana posible a una órbita circular que no se ve perturbada por el achatamiento de la Tierra, la atracción gravitatoria del sol y la luna, la presión de la radiación solar y la resistencia del aire.

Mapeo

El terreno se puede mapear desde el espacio con el uso de satélites, como Radarsat-1 y TerraSAR-X.

Regulaciones internacionales

RapidEye Sistema de exploración satélite de la Tierra en acción alrededor de la Tierra.

Según la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), el servicio de exploración de la Tierra por satélite (también: servicio de radiocomunicaciones por satélite de exploración de la Tierra) es, según el artículo 1.51 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR) de la UIT, definido como:

Un servicio de radiocomunicación entre estaciones terrestres y una o más estaciones espaciales, que pueden incluir enlaces entre estaciones espaciales, en las que:

• La información relativa a las características de la Tierra y sus fenómenos naturales, incluidos los datos relativos al estado del medio ambiente, se obtiene de sensores pasivos o activos sobre satélites;
• se recopila información similar de las plataformas aéreas o terrestres;
• dicha información puede distribuirse a las estaciones terrestres del sistema de que se trate;
• se puede incluir un interrogatorio en la plataforma.

Este servicio también puede incluir enlaces de alimentadores necesarios para su operación.

Clasificación

Este servicio de radiocomunicaciones se clasifica de acuerdo con el Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (artículo 1) de la siguiente manera:
Servicio fijo (artículo 1.20)

• Servicio de satélite fijo (artículo 1.21)
• Servicio intersatélite (artículo 1.22)
• Servicio de exploración y satélite de la Tierra
  • Servicio de satélites meteorológicos (artículo 1.52)

Asignación de frecuencia

La asignación de frecuencias de radio se proporciona de acuerdo con el Artículo 5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (edición de 2012).

Para mejorar la armonización en la utilización del espectro, la mayoría de las asignaciones de servicios estipuladas en este documento se incorporaron en las tablas nacionales de asignación y utilización de frecuencias, lo cual es responsabilidad de la administración nacional correspondiente. La asignación puede ser primaria, secundaria, exclusiva y compartida.

• asignación primaria: se indica por escrito en mayúsculas (véase el ejemplo infra)
• asignación secundaria: se indica por letras pequeñas
• utilización exclusiva o compartida: es responsabilidad de las administraciones

Sin embargo, el uso militar, en bandas donde hay uso civil, estará de acuerdo con las Regulaciones de Radio de la UIT.

Ejemplo de asignación de frecuencias