Tot preparat per l'Aeolus: la missió del vent

Estem davant d'un moment que suposarà un canvi dràstic en la manera de mesurar el vent a l'atmosfera a tot el globus terraqüi.

La nit del dimarts dia 21 d'agost, a les 23:00 hores, l'Agència Espacial Europea (ESA) tenia previst per primera vegada el llançament del satèl·lit Aeolus des del port espacial de la Guaiana Francesa mitjançant el coet Vega. Potser és una ironia, però el llançament s'ha hagut de retardar a causa del vent: en aquest cas la raó, el vent en les capes altes de la troposfera per on ha de circular el coet que ha de posar en òrbita el satèl·lit.

Per què Aeolus?

El satèl·lit per a mesurar els vents de la Terra –no podia ser d'una altra manera– havia de dur el nom del senyor dels vents segons la mitologia grega, Èol, a qui van concedir el poder de dominar els vents.

Aquest satèl·lit porta la tecnologia necessària per a mesurar el vent a tota la Terra en diferents altituds des de l'espai, i obri el camí a la mesura del vent a l'atmosfera amb una escala com mai s'havia pogut fer abans des de l'espai.

A hores d'ara, les mesures del vent directes es fan als observatoris meteorològics, però queden gran extensions de la superfície de la Terra sense dades. Per a conéixer el vent en diferents altituds de l'atmosfera es fa de manera directa amb el llançament de globus sonda i mitjançant les dades dels avions. De manera indirecta es fa ús també del moviment dels núvols i de les ones del mar. Fins i tot, amb aquest conjunt de dades no tenim una caracterització adequada de tots el vents a la Terra en temps real, que és allò que es necessita per a després poder aplicar els models numèrics del temps i poder predir l'oratge i l'evolució del clima.

Un explorador més

Aquest satèl·lit té com a objectiu ser un pas endavant en el camí per a tindre una mesura global del vent a l'atmosfera de la Terra en temps quasi real.

L'ESA té tota una sèrie de satèl·lits anomenats Exploradors de la Terra (Earth Explorer), amb l'objectiu de provar les noves tecnologies per a millorar l'observació de la Terra, com ara SMOS per a la humitat de la superfície de la Terra i la salinitat del mar, o també FLEX, en què participa la Universitat de València de manera molt destacable, i que permetrà fer un seguiment de l'activitat fotosintètica de la vegetació, mitjançant la radiació de fluorescència.

Aquest satèl·lit omplirà diferents buits en el coneixement sobre com funciona el sistema atmosfèric. Com afirma l'Organització Meteorològica Mundial, Aeolus tindrà un paper fonamental en la mesura directa del vent a l'atmosfera, que ajudarà a entendre millor com funcionen les diferents capes de l'atmosfera i permetrà millorar les previsions de l'oratge.

Aeolus oferirà un perfil de vent dels primers 30 quilòmetres de l'atmosfera, farà que millore el coneixement sobre com el vent, la pressió, la temperatura i la humitat estan interconnectats. Ens oferirà informació sobre la influència del vent en l'intercanvi de calor i d'humitat entre la superfície de la Terra i l'atmosfera. Aquests són punts bàsics per a entendre el canvi del clima.

Aquesta missió ajudarà en la previsió de vents extrems, com ara huracans i, ens ajudarà a estudiar amb més detall els patrons de vent associats a fenòmens com ara El Niño.

Com ho farà?

El sensor, que suposa un gran avanç tecnològic és Aladin (instrument de Doppler de làser atmosfèric). Aquest instrument treballa a la zona espectral de l'ultravioleta, a la zona de 355 nanòmetres de l'espectre electromagnètic. L'ull humà –l'espectre òptic– és sensible normalment a una radiació entre 390 nanòmetres (violeta) i 750 nanòmetres (roig).

És un sistema actiu, què vol dir això? Serà un sensor que primer emetrà radiació cap a l'atmosfera, en forma d'un feix de radiació ultraviolada, per a posteriorment detectar la radiació reflectida per l'atmosfera. Tecnològicament és molt complicat mantindre estabilitzada l'òptica d'aquest làser i, ha sigut un dels gran problemes amb què s'hi han trobat.

El detector ha de tindre també molta sensibilitat per a poder mesurar el senyal reflectit per l'atmosfera, que serà observat pel telescopi del satèl·lit, que serà el que concentrarà la llum al detector.

Si ens trobem en una estació de tren i s'acosta un tren que emet un xiulit, la freqüència amb què el sentirem nosaltres, que estem parats a l'estació, no serà la mateixa si el tren s'acosta a nosaltres o si s'allunya. Aquest efecte d'augment o disminució de la freqüència del so, emés per una font en moviment, és allò que es coneix com efecte Doppler. 

En el cas de l'atmosfera, els objectes dels quals volem mesurar la velocitat són les partícules de l'atmosfera, molt xicotetes i, per tant, s'ha de fer ús de la freqüència necessària perquè interaccione amb les partícules d'interés. 

Si s'emet un feix de radiació des del satèl·lit i detectem la reflexió en les partícules de l'atmosfera, el temps que tarda a arribar el senyal reflectit ens donarà informació de la distància de les partícules observades i, per tant, de la seua altura a l'atmosfera. Si podem mesurar el canvi de la freqüència del senyal reflectit podrem saber la diferència de velocitat de les partícules respecte del satèl·lit, i això ens informarà de la velocitat de les partícules observades.

És un procés detallat i molt complicat, que necessita temps de processament posterior. 

La funció principal d'aquest satèl·lit serà demostrar que és possible fer-ho de manera operativa a tota la Terra des de l'espai. Estem davant d'un nou avanç de la ciència aplicada a l'observació de la Terra.

Aquest satèl·lit, de la grandària d'un vehicle i d'uns 2.600 quilograms de massa, orbitarà a una altitud relativament baixa, a uns 350 quilòmetres, i s'ha estimat que pot tindre una vida mitjana de tres anys.

Esperem que el llançament siga un èxit i que es demostre que és una tecnologia útil, i que en podem fer ús de manera operativa en un futur pròxim.