Tomando el pulso del planeta

“Copernicus Expansion” es el programa europeo de observación de la Tierra más ambicioso hasta la fecha. Proporciona información precisa, oportuna y de fácil acceso para mejorar la gestión del medio ambiente, comprender y mitigar los efectos del cambio climático y garantizar la seguridad civil.

Esta iniciativa está encabezada por la Comisión Europea (CE) en colaboración con la Agencia Espacial Europea (ESA). La ESA coordina la entrega de datos de más de 30 satélites. La CE, actuando en nombre de la Unión Europea, es responsable de la iniciativa global, estableciendo requisitos y gestionando los servicios. Estos servicios se dividen en seis categorías principales: ordenación del territorio, medio marino, atmósfera, respuesta a emergencias, seguridad y cambio climático.

Seis misiones ampliarán las capacidades actuales de los satélites Sentinel y abordarán las prioridades y lagunas políticas de la UE en las necesidades de los usuarios de Copernicus. Los nuevos contratos industriales inician ahora las fases clave de diseño (Fase B) para estas seis misiones: “Anthropogenic Carbon Dioxide Monitoring”, CO2M; “Hyperspectral Imaging Mission”, CHIME; “Imaging Microwave Radiometer”, CIMR; “Polar Ice and Snow Topography Altimeter”, CRISTAL; “L-band Synthetic Aperture Radar”, ROSE-L; y finalmente “Land Surface Temperature Monitoring”, LSTM.

Concretamente, la misión LSTM llevará un sensor infrarrojo térmico de alta resolución espacial-temporal para proporcionar observaciones de la temperatura de la superficie terrestre para la agricultura sostenible. La misión responde a los requisitos prioritarios de la comunidad de usuarios agrícolas para mejorar la productividad agrícola sostenible a escala de campo de cultivo, en un mundo de creciente escasez y variabilidad del agua. Las mediciones de temperatura de la superficie terrestre y la evapotranspiración derivada son variables clave para comprender y responder a la variabilidad climática.

SIGNIFICADO DE LSTM PARA ESPAÑA

La adjudicación del satélite “Land Surface Temperature Monitoring” (LSTM) representa para España un gran éxito y corona los esfuerzos de muchas personas que tanto dentro de la industria como fuera, que han luchado durante mucho tiempo por llegar a conseguirlo. Se trata de la primera misión Copernicus adjudicada a una empresa española como contratista principal. Hay que tener en cuenta que la Administración española ha apostado fuerte por traer esta misión a España y sin su esfuerzo esto no habría sido posible. Ya en la reunión Ministerial de la Agencia Espacial Europea: Sevilla+19, la Delegación de España en la ESA confirmó el deseo de España de liderar una de las misiones más importantes de la ESA en estos momentos, las de los nuevos satélites Copernicus. Las empresas del sector están muy bien preparadas para afrontar este reto. Su nivel de capacidad y competitividad es de los mejores del mundo.

LA MISIÓN

LSTM es una misión de observación de la Tierra que aportará nuevos datos al programa Copernicus de la UE cuyo objetivo principal es tomar el pulso del planeta en tiempo real. LSTM es uno de los satélites Copernicus de nueva generación y monitorizará la temperatura de la superficie terrestre de forma global y continua durante los próximos 20 a 25 años. Estas mediciones ayudarán a comprender qué, cuándo y dónde se están produciendo cambios climatológicos con repercusiones impredecibles. En particular, esta misión responderá a las necesidades de los agricultores europeos para hacer que la producción agrícola en granjas individuales sea más sostenible, a medida que aumenta la escasez de agua y se producen cambios en el medio ambiente.

En particular, la misión afronta los temas del agua, la agricultura y la seguridad de los alimentos monitorizando la temperatura de la superficie y la evapotranspiración derivada a escala global permitiendo estimaciones robustas de la productividad del agua. La misión LSTM apoyará el servicio de monitorización del terreno de Copernicus, las políticas europeas e internacionales, así como las aplicaciones downstream.

Las observaciones por infrarrojos térmicos respaldarán una gama de servicios adicionales para entender la degradación del clima y gestionar los recursos hídricos para la producción agrícola, predecir sequías y también abordar la degradación de la tierra, los peligros naturales como incendios y la actividad de los volcanes, y la gestión de las aguas costeras y continentales, así como los problemas de las islas de calor urbano.

EL SATÉLITE

Los satélites LSTM adquieren imágenes globales de todas las áreas terrestres y costeras en infrarrojo cercano y visible (VNIR), bandas de infrarrojos de onda corta (SWIR) e infrarrojos térmicos (TIR). Cada satélite lleva un instrumento único de alta precisión que permite alcanzar una resolución de 50 m en el rango espectral infrarrojo. La plataforma se beneficia de la herencia de la línea de productos AstroBus de gran modularidad y flexibilidad, utilizada en otros satélites como MetOp-SG, Sentinel-5P, Cheops e Ingenio, minimizando así los riesgos de desarrollo asociados.

El diseño del satélite LSTM está impulsado por el diseño del instrumento, la necesidad de adquirir imágenes continuamente sobre la órbita (incluida la noche) incluso durante el enlace descendente de datos científicos, la minimización de los riesgos de desarrollo a través de una amplia reutilización de elementos ya desarrollados y validados, así como la deorbitación al final de la vida.

El lanzamiento del primer satélite será en 2028. El contrato ganado asciende a 380 M€ e incluye un satélite, con opción para dos más. Con ellos se pretende dar continuidad de datos de este tipo durante los próximos 20 o 25 años.

EL INSTRUMENTO

Por otro lado, Airbus en Toulouse será responsable del instrumento óptico que se embarca en el satélite LSTM y que aprovecha las últimas innovaciones de Airbus en programas como la misión franco-india TRISHNA para ofrecer el mejor instrumento de su clase. Adquirirá imágenes en infrarrojo muy cercano, infrarrojo de onda corta e infrarrojo térmico. Con una capacidad de revisita de cuatro días.

Se puede garantizar una visita de dos días volando simultáneamente dos satélites idénticos en una órbita sincrónica solar (SSO) de 650 km que ofrece una revisión geométrica de cada satélite. Los satélites sobrevuelan las latitudes europeas a las 13:00 horas, correspondientes al tiempo pico de estrés del cultivo, para facilitar la recuperación de la evapotranspiración.

El diseño del instrumento LSTM se basa en un concepto reflectante de escaneado de barrido que alimenta distintos focos planos para cada una de las tres regiones espectrales. La temperatura de los detectores se mantiene a 200 oK en la región SWIR y 65 oK en la región TIR. El plano focal del VNIR está a temperatura ambiente. El control de la luz parásita se garantiza mediante la selección de un diseño óptico robusto para este tipo de instrumentos. Las prestaciones de la arquitectura propuesta se mejoran aún más mediante el procesamiento en tierra.

PARTICIPACIÓN EMPRESAS ESPAÑOLAS

Airbus España es el contratista principal de la misión y gestionará más de 60 empresas e instituciones de hasta 18 estados miembros de la ESA que forman el consorcio industrial.

La mayoría de los subcontratistas han sido seleccionados en competición abierta, tras un extenso proceso solicitud de información (RFI) y de propuesta (RFP), incluyendo sistemáticamente a pymes y empresas ajenas a Airbus. Diversidad geográfica se aplica en su totalidad, con 18 países ya incluidos en el consorcio y un potencial para 4 países adicionales a ser incluidos.

Estas son las responsabilidades de las empresas españolas que participan en el programa LSTM:

• Airbus España: Contratista principal a cargo de la gestión y el desarrollo del programa, responsable de la construcción e integración de los satélites en sus áreas limpias y la campaña de ensayos. Una vez construidos y probados, se hará cargo de las operaciones de lanzamiento y la adquisición y entrega en órbita.

• SENER Aeroespacial: Es responsable del diseño y fabricación de las antenas de banda S y el mecanismo de obturación y calibración del instrumento (CSM).

• Thales Alenia Space España: Es responsable del diseño y fabricación de los transpondedores de banda S.

• Crisa: Es responsable de la unidad de control y distribución de potencia (PCDU), el módulo del procesador genérico de la unidad de control del instrumento (GPM ICU), la electrónica de interfaz con el detector de infrarrojo (FEE TIR), y la electrónica de interfaz con el detector de espectro visible (FEE VIS).

• HV Sistemas: Se hace cargo de suministrar el equipo de soporte eléctrico para la unidad de control del instrumento (EGSE ICU).

• Elecnor Deimos: Es responsable del simulador de prestaciones de observación (OPSI)

EXPERIENCIA ADQUIRIDA

La experiencia adquirida en otros programas como CHEOPS e INGENIO ha sido clave para que la ESA siga confiando en España. El magnífico papel que se realizó en CHEOPS ha tenido mucho que ver. No es muy conocido pero CHEOPS ha sido el primer satélite ESA que se ha entregado en el plazo estipulado, cumpliendo los requisitos de calidad y coste.

La pérdida del satélite SEOSAT-Ingenio en noviembre de 2020 debido a un fallo en el lanzador, fue un hecho lamentable que ha dejado huérfanas a muchas esperanzas que habían sido depositadas en su utilización y resultados. Sin embargo no todo se perdió en el lanzamiento. SEOSAT-Ingenio ha sido el primer satélite español de observación de la Tierra, diseñado, construido y operado por la industria y las instituciones españolas. Para conseguir esto, se ha trabajado en distintas disciplinas para obtener un producto generador de hasta 600 imágenes diarias de alta resolución. El conocimiento adquirido ha incrementado la competitividad de las empresas españolas.

Además, la industria espacial española ha desarrollado nuevas tecnologías dentro del programa que han incrementado sus especialidades. La participación industrial española fue amplia y el programa en su conjunto generó la creación de cientos de nuevos puestos de trabajo de alta cualificación. Con ello se puede afirmar, sin lugar a dudas, que el objetivo principal del programa SEOSAT-Ingenio ha sido plenamente conseguido: La capacitación de la industria espacial española hacia productos de mayor valor añadido.

Gracias a estos programas sabemos que ESA considera a España un socio fiable y sólido a la hora de liderar misiones e instrumentos. La experiencia adquirida ha servido como carta de presentación para la consecución de nuevas oportunidades y nuevos contratos, como LSTM.

BENEFICIOS DE COPERNICUS

Desde la entrada en servicio de los primeros satélites del Programa COPERNICUS en 2014 (Sentinel 1), los impactos y beneficios del programa han sido muy importantes y muy diversos. Han superado todas las expectativas en cuanto al negocio del sector espacio se refiere, llegando a otras industrias y servicios con un magnífico downstream que ha ido más allá de lo esperado. COPERNICUS se ha convertido en el mayor proveedor de datos geoespaciales del mundo, con una producción actual de aproximadamente doce terabytes al día. La mayoría de estos datos se proporcionan de manera gratuita e íntegra. Son seis los ejes de valor añadido que proporciona COPERNICUS: la vigilancia atmosférica, la vigilancia medioambiental marina, la vigilancia terrestre, el cambio climático, la gestión de emergencias y la propia seguridad.

Las cifras alcanzadas superan los 10 billones de euros en valor económico total generado y con un empleo superior a los 15.000 puestos de trabajo al año. Este desarrollo no sólo tiene en cuenta lo intrínseco al sector espacio, ya que intervienen otras industrias no espaciales como son, por ejemplo, la agricultura, el transporte marítimo y terrestre, la producción y transporte de la energía o las propias energías renovables.

Los beneficios para la humanidad y la protección del planeta Tierra son innumerables. Por citar algunos, cabe destacar los siguientes: la asistencia para la protección ante desastres y ante crisis humanitarias, los indicadores para la evaluación y análisis del cambio climático, la protección ante la deforestación y la desertificación, la monitorización de la composición atmosférica del aire, de la nieve, del hielo y del agua de los mares y océanos y sus costas, y no menos importante, la monitorización del crecimiento urbano de las ciudades y las islas de calor que producen.