SATÉLITESGEODÉSCOSYDETELEDETECCIÓN

Por LuisPUEYO PANDURO SATÉLITESGEODÉSICOS Introducción La Geodesiaes unacienciay comotal parecelógicoasociarla designación de satélites geodésicosa una actividad espacial científica y civil. La situación reales un pocodistintapor el interésmilitar.Sinentraren detalles de definiciónde la Geodesia,es bien conocidoque tiene dos objetivos claros que permitenidentificardos vertientes,la Geodesiageométrica,cuya finalidad es la determinaciónde la configuracióñy dimensionesde !a Tierra, y la Geodesiadinámica,cuya finalidad es la determinacióndel campo gravitatorioterrestre. Es fácil reconocerel interésmilitarde estosconocimientos, esencialespara a operaciónde los misiles estratégicos,en consecuenciahay satélites geodésicos civiles,y de la defensa. La aplicación militar se considera especialmenteen el apartado«Interesesparala Defensa». No se consideranlos métodosgeodésicostradicionales,sinolos propiosde la Geodesiaespacial,que utilizauna herramientanueva,el satélite,para mejorar la precisiónde las medidasgeodésicas,sin las limitacionesque implican las medidas terrestres. Un satélite a una altitud suficiente puede verse simultáneamente desde

varias referenciasgeodésicas,lo que permite medir con precisión las distancias y mejorarel métodotradicionalde la triangulación. —

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La Geodesiadinámicase beneficiaconsiderablemente del satélite.La órbita de un satélitedependede lasfuerzasqueactúansobreél y, recíprocamente, a partirdel conocimientode la órbita,se puedeobtenerla resultantede las fuerzas que actúansobre el satélite,entre las cualeses preponderantela fuerza gravitatoria. Las dos fuerzasprincipalesque actúansobra el satélite,a una altitud del orden de 1.000 km, son la fuerza gravitatoriaterrestrey la resistencia atmosférica.Otrasfuerzasmenoresquecausanperturbaciones de la órbita son las atraccioneslunary solar,que se puedencalcular,y otrascomo la presión de radiaciónsolary las fuerzaselectrostáticasy electromagnéticas debidas a la interacciónde los camposeléctricoy magnéticoterrestrescon el satélite,que tiene unas propiedadesmagnéticasy una carga eléctrica acumulada. Estas fuerzas se pueden evaluar sin necesidad de un conocimientoprecisode la órbita. Los efectosde las dos fuerzasprincipalesse puedensepararconsiderando que: La fuerzagravitatoriaterrestrees conservativa(derivade un potencial)y la fuerzade resistenciaatmosféricaes disipativa. La fuerzagravitatoriadependede la masa y de la distribuciónde una masa del satélitey no dependede la Geometríasuperficial,mientrasque la fuerza de resistenciaatmosféricadependede la configuracióndel satélite. Estas consideraciones permitendeterminarel campogravitatorioterrestrea —

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partir de datós de la órbita.Evidentemente, es necesarioque la altituddel satélite sea la suficienteparaque la resistenciaatmosféricasea suficiente mente débil paraque no alterela órbitaen variasrevoluciones(delordende 1 .000kmparaun satélitede 1 m de diámetroy 10 kg de masa).Paraobtener valores precisos se requiere un conocimientode la órbita del satélite respecto al geoidecon muyalta precisión. En el punto siguiente se consideranlos procedimientosy dispositivos empleadospara estefin. Procedimientos y dispositivos empleados Los datos obtenidoscon los satélitesgeodésicosse basanen las medidas de distanciaentreel satélitey puntosfijosen tierraen un instantedado,o en medidas que permitanobtenerestas distancias,segúnlas dos vertientes posibles, conociendola situaciónprecisadel satélitese sitúanpuntosen tierra medianteobservacionesdel satélitedesdedichospuntos. —

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Los procedimientosy dispositivosutilizadoshan sido muy diversosy han evolucionadocon la finalidadde mejorarla precisiónde los resultados.En todo caso se requiereque por procedimientospasivoso activos se pueda detectar el satélite,a este fin se puede utilizar como reflector de una iluminación naturalo provocada,o como fuente de emisión.Los métodos empleados son los siguientes: Fotografía Consiste en la fotografíade la órbita del satélite, iluminadopor el Sol, mediante cámarasequipadascon un obturadorque se abre y se cierra según una consecuenciadeterminada,de modo que la órbita queda / representadapor trazassobreel fondode estrellas. En la práctica se utilizaun obturadorgiratoriodelante del objetivo de la cámara. Instalando cámarasde este tipo en diversos puntos.de referencia,de posición conocida,y en un puntocuyascoordenadassetratade determinar, éstas se puedenobtenera partirde fotografíassimultáneas.En realidad,no es necesariala simultaneidad,que es difícil de conseguiren la práctica porque se requeriríaun sincronismoperfecto,perosi es necesarioconocer con precisión los instantes de apertura y cierre del obturador y en consecuenciadisponerde referenciasde tiempode un reloj electrónicoo ató mico. Destellos La detección por luminosidaddel satélitese puede obtenerpor emisión luminosa producidaen éste. A este fin, el satélite está equipado con lámparas que emitenuna secuenciade destellos,mandadadesdetierra. La medidadel tiempode transmisiónpermitedeterminarla distanciaentre las estimacionesreceptorasy el satélite. Efecto Doppler La utilizaciónde una fuentede emisiónradioeléctricaen el satélitepermite determinarlos parámetrosorbitales,utilizandoel efectoDoppleren la señal recibida en una estaciónde posiciónconocida. Recíprocamente,a partir del efecto Dopplerde la señal recibida en una estación,emitidacon muyaltaestabilidadde frecuenciapor un satálite,cuya posición se conoceen funcióndel tiempo,se puededeterminarla posición de la estación. —

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En amboscasos se requierensólo medidasde frecuenciaque se pueden hacer con alta precisión,y en todo momentomientrasel satélitees visible desde la estación(se entiendevisibilidadradioeléctrica,se trata de una operación todo tiempo). La ecuaciór básicaque relacionala posiciónde la estación7(t) vectorde posición con origenen el centrode la Tierray del satélite (t),vector de posición con el mismoorigencon el efectoDoppler,f, es: =

—

12

--

c dt

17

(t)

—7(t)

Siendo: f0 la frecuenciatransmitiday cIa velocidadde la luz. Esta relaciónpermite: DeterminarF (t), conociendo7(t) y zf (medida). Determinar7(t), conociendoi (t) y f (medida). — —

En la práctica se requiere introducir correcciones por efectos en la transmisión,principalmente las debidasa la refracciónen la troposferay en la ionosferay, por supuesto,realizarnumerosasmedidaspara optimizarla precisión del resultado. Cronológicamente,con los primerossatélitesutilizadossistemáticamente, los del SistemaTRANSITde navegación,se hanempleadolos dos procesos, el directo de determinaciónde órbita y el inverso de determinaciónde posición de estación,fija (Geodesia)y móvil (Navegación). A continuaciónse expone una breve descripciónde la operacióndel sistema. El satéliteTransitse inyectaen una órbitaaproximadamente circulara unos 900 km de altitud. El satélite emite una señal radioeléctricaque se recibe en varias estaciones de tierra cuya posiciónes conocidacon precisión. Estas estacionesdeterminanlos datosde efectoDoppler,los digitalizan y los transmitena un centrode cálculo. El centrode cálculodeterminalos parámetrosorbitalesy los transmitea una estaciónde inyección(de datos). La estaciónde inyecciónalmacenalos datos orbitales hasta que el satélite está en su zona de cobertura,entoncestransmite los datos orbitales al satéliteque los almacenaen su memoria., El satélitetransmitesus datos orbitalescon una secuencialenta (por ejemplo, cada minuto). —

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La estación,fija o móvil,cuya posiciónse trata de determinar,recibe estos datos y mideel efecto Dopplercomparandola frecuenciade la señal recibidacon la de un osciladorlocalde alta precisión.La operación es pasiva,como se requiereparala navegaciónmilitar. El procesose repiteen cada órbitainyectandoen el satélitelos nuevos parámetrosorbitales.

El cálculoen la estaciónpermitedeterminarsu posiciónrespectoal satélite (cuya posiciónes conocidaen cada instantepor sus parámetrosorbitales) y en consecuenciarespectoal ¿entrode la Tierra. Láser Este procedimiento se basaen la medidaprecisadeltiempode propagación de un impulsoláseremitidoen tierra y reflejadoen un retroreflectora bordo del satélite. Se requiere un conocimientopreciso de las coordenadas geodésicas del emisor.Con varias observacionesdel satéliteen diversas posiciones se obtienenlos parámetrosorbitales. Hay numerosasestacionesláser con precisionesde medidaentre3 cm y 1 m, en particular,en Españahay una en San Fernandocon precisiónde medida de 1 m, lnterkosmosdisponede un conjuntode 12 estacionescon precisiones entre0,6 m y 1,5 m. Este procedimiento se ha utilizadoparamedirla distanciaentrela Tierray la Luna, en las misionesApolo11, 14 y 15 se han depositadoretroreflectores en la superficielunar(LunarLaserRetroreflectorExperiment)y tambiénlo han hecholas navesautomáticassoviéticasLuna17 y 21. Altímetro radar Este procedimientose utilizaparadeterminarla topografíadel mar.Consiste en el envíode un impulsoradioeléctricodesdeel satéliteen la direcciónde la verticaly en la medidadel tiempo de recepcióndel eco reflejadopor la superficie marina.A partir del conocimientodel tiempo,sabiendoque la transmisión se hace a la velocidadde la luz, se determinala altura del satélite sobre la superficiereflectora. Esta operaciónseríasimplesi la superficiemarinafuera estacionaria,pero evidentementela existenciade olas complicael procesode interpretación. En consecuenciaes necesariocombinar esta operacióncon otra que permita determinarla altura de las olas a fin de obtenerentre ambas medidas el nivelmediodel geoidemarino,que presentamontesy valles,que —

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se puedencorrelacionarcon el campogravitatoriolocal y con el efectode atracción lunar. Para estefin se utilizatambiéninstrumentación de microondas,el disersó metro de microondas,basadoen la reflexiónmúltipledebidaa la rugosidad que presentala superficiedel mar con el oleaje. Satélites Aunque se han utilizadonumerosossatélitesdedicadosexclusivamentea Geodesia, los satélitesdedicadosa la Geodinámicao en general a la Geofísica tienen también aplicación a la Geodesiay en particular los satélites de navegacióntambiénse puedenutilizarcon finesgeodésicos.El Sistema de navegaciónamericanoTRANISTse ha utilizadocon este fin, mediante medidasbasadasen el efectoDoppleren la transmisióndesdeel satélite al receptoren la superficieterrestre,y tambiéncon estefin se puede utilizar el SistemamásavanzadoGPS. Se hace notar •quehay diferenciasoperativasentre la Navegacióny la Geodesia. La Navegaciónrequiereel conocimientode la posiciónrespecto al punto de partiday al de llegadaen tiempo real, mientrasla Geodesia requiere la informaciónde posición respectoa puntos conocidosde un sistema de referencia,con mayor precisiónpero sin el requerimientodel tiempo real. Precisamente las primerasaplicacionesde Geodesia espacial se han realizado con los satélitesdel Sistemade navegaciónTRANSIT,Transit1B (1960) hastaTransit5B (1963),los posterioresdelsistemase hanempleado sóló para navegación. Entre los satélitesmencionados, se pusoen órbitael satéliteEcho 1(1960), reflector pasivode telecomunicaciones constituidopor un globo metalizado de 30 m de diámetroque, iluminadopor el Sol,fue una magníficareferencia visible, comounaestrellade magnitud2, que constituyóun excelentemedio de aplicacióndel métodode cámarasparala triangulación.Estaexperiencia se continuóen el satéliteEcho2, aún mayor(41 m de diámetro),inyectado en órbitaen el año 1964. Antes de este lanzamientose pusoen órbitael primersatélitededicadoa Geodesia, el Anna 1B. Este satéliteera demasiadopequeño(161 kg) para quepudieraser visible por la reflexiónde la luz solar, por lo que utilizóun sistemade destellos producidos por 4 lámparásde xenonque operabanpor telemando. —

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Se obteníanasí seriesde 5 destellos,la alimentaciónse conseguíacon una bateríaque secargabamediantecélulassolares,perola capacidadera muy reducida y no se podríanobtenermás de 20 iluminacionesal día en valor medio, dependiendodel consumo,y en consecuenciano programables. El primer programageodésico,exclusivo de la Defensa(que ya había participado en el satélite Anna) ha sido el SECOR(Sequentian Collation Range)del Ejércitoamericano,basadoen el empleode satélitesradioeléc tricos muy pequeños(20 kg) equipadoscon un repetidor.Las órbitashan sido muy variables,aproximadamente entre unos 950 km y 3.600km de altitud. La operacióndel sistema se basabaen la utilizaciónde 3 estacionesen posición conocidaque constituíanel triángulode referencia.Las observa ciones simultáneasdel satélitecuandoestabaalto sobreel horizontedesde estas estacionesy desdeunacuartaestaciónde coordenadas desconocidas, permitíaobtenerestascoordenadassin necesidadde conocerla órbitadel satélite. Cuando la visibilidadno era posibledesdelas 4 estacionesse utilizabael método orbital.A partirde lasobservaciones desdeel triángulode referencia se obteníanlos parámetrosorbitales.Conociendola órbitala cuartaestación se podríasituara partir de las observacionesdel satéliteen las siguientes órbitas, es decir utilizandoel satélitecomosi fuera de navegación. Este procedimientose ha utilizadoampliamenteen los EstadosUnidoscon los satélitesSecor. El equipode tierra comprendíael emisorde radiofrecuencia, el receptorde las señalesdel satélitey el registradorde estasseñalesy de las de un reloj electrónico. El ritmo de operaciónera muy rápido,en los 6 minutos en que podía interrograrseel satélitéen cada paso(en órbitabaja)se podíanhacerunas 30.000 medidas. El Programase terminócon el Secor 13 en el año 1969,si bien el año siguiente se pusoen órbitaun satélitesimilarque se designóTopo 1. •

Antes de terminarel ProgramaSECORen los EstadosUnidosse inició otro Programa, el GEOS,con satélites de mayores dimensiones(175 kg), desarrolladospor la UniversidadJohn Hopkinspara la Marina. El primersatéliteGeos 1 se pusoen órbitaen el año 1965. En estos satélitesse han utilizadolos métodosde medidade Geodesia, —75—

Dopper y Láser,lo que ha permitidocompararestastécnicas.La técnicade láser ya se habíautilizadoexperimentalmente en los satélitesExplorer22 y 27.. Este Programase ha continuadocon los satélitesGeos2 y Geos3, este último equipado con un altímetro radar para la determinaciónde la topografía marina,con una precisiónde medida en distanciade 70 mm desde 1.000km.Conestesatélitese ha podidodeterminarel nivelmediode la superficiemarinay en consecuenciael campogravitatoriodel geoideen las zonascubiertaspor océanosy mares. Este tipo de medidas se superaríacon el satélite Seasat 1, también equipado con altímetroradar, con una precisiónde medidade distancia de 2Ómm. En Francia,paíscon grantradiciónen Geodesia,se iniciaronlas actividades de geodesiacon medidasefectuadascon el satéliteEcho1 paraenlazarlas redes geodésicaseuropeay africana. El primersatélitefrancés,Diapason,se inyectóeh órbitaen 1966. Eneste satélite se utilizóla técnica radiogeodésica,un cuarzoa bordodel satélite, mantenidoen unacápsulaa temperaturaconstantemedianteun termostato de alta precisión,controlabados emisoresultraestablesque operabana frecuencias de 149, 370,970 y 399, 920 MHz. El Programaseha continuadocon los satélitesDiademe1 y 2, inyectadosen órbita en 1967utilizandola técnicaláser.El satéliteDiademeera el mismo satélite Diapasonen el que se habiáninstalado144 reflectoresláser. El siguientesatélite,Starlette(1975), se basaba en el mismo principio, estaba constituidopor una esferadensacubiertacon reflectores. Desde el principio del acceso al Espacio se verificó la existencia de irregularidades del Globo terrestre y en consecuencia del potencial gravitatorioqueproducíanperturbaciones de las órbitasde los satélites,que ya se pusieronen evidenciacon los satélitesSputnik2 y Vanguard1 Con estossatélitesya se pudieronobtenerlos primerosdatos precisosdel potencialgravitatorioy del achatamiento de la Tierra(1/298, 35,en lugardel valor estimadohastaentoncesen 1/297).Tambiénse pudocomprobarque el achatamientoes mayoren el hemisferioSurqueen el Norte,lo que se ha expresado vulgarmentediciendoque () que correspondeal anchode bandadel espectroregistradoparacada longitud de onda,o cada canal,del instrumento. —

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Los sensoreselectroópticosson dispositivosconstituidospor un sistema óptico que recibelos hacesemitidospor los diferenteselementosde una escena y los dirigen a detectoresque transformanla energíarecibidaen señal eléctrica,por efectotermoeléctricoo por efectofotoeléctrico(en este caso el detectorrequiererefrigeración). Las magnitudescaracterísticasde estossensoresson: Detectividadespecífica,dada por: —

0=

‘

s,/Adif

siendo: V: tensióncuandoel detectorrecibela potenciaP. Vv: tensiónen vacío. Ad: superficiesensiblea la detección. f: banda pasante. —

Respuestaespectral,dadapor la derivada: R=

—

dO dX Constantede tiempo,tiempode integraciónmínimonecesariopara una medida fiable.

En este grupode sensoresse incluyenlos siguientes: Cámaras de tubos de imágenes:el sistema óptico de la cámara filtra y enfoca la radiaciónrecibidaen un elementosensible,como una capa de fósforo, que conservadurantecierto tiempo la imagenimpresionaday se hace un barridoelectrónicode la imagenquegeneraunaseñalde videoque memorizala imagen. Un ejemplode estetipo de sensores el RBV(ReturnBeamVidicon)utilizado en los primerossatélitesLandsat. Radiómetros.estosdispositivosmidenla potenciade la radiaciónincidente, relativa o absolutapor comparacióncon la radiaciónde un cuerponegro calibrado. Los radiómetrospuedenser monoo multiespectrales y de los dos tipos: Radiómetrosde medidaglobal,que no producenimagen. —

Los instrumentostípicosson los espectrómetrosy los polarímetros. Radiómetrosde barrido (escáner),que producenimágenes(mono o multiespectral).

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Son los instrumentosmás utilizadosen los satélitesde Teledetección,en visible e infrarrojo. El barridose puedehacerdel terrenoo de la imagenformadapor la óptica del sensor. En el MSS (MultiespectralScanner)se hace una combinaciónde un movimientoalternativode rotaciónperpendiculara la trazadel satélitey del desplazamientodel satélitesegún su traza. La imagen se genera ptr la composiciónde las líneasbarridassucesivamente, figura2. En el caso del satéliteSpotel barridose debeal movimientodel satélitey se utilizan detectoresyuxtapuestosperpendicularmente al desplazamiento, en un númeromuy elevadoparaobservarla anchuradel campoen el suelo, cada uno barreuna líneaen el sueloparalelaa la traza,figura3, p. 90.

Sistemaóptico Espejode barrido por canal

-Campo de visión

Seis líneasde barrido por canal Oeste Sur Traza de la órbita

Figura 2.—El MSS. —

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Desplazamiento del satélite

Campo en el suelo

Figura 3.—Satélite Spot.

Sensoresactivos El sensor activo más representativoes el radar,que presentala ventaja operativa de serun sensortodotiempoe independizala operación.délfactor iluminaciónsolar,queinfluyeconsiderablemente en las imágenesfotográficas, así como de la influenciade las característicasvariablesde la atmósfera.Sin embargo, el radaren suconcepciónclásicapresentael graveinconveniente de quesu resolución,paraunequipoinstaladoen un satélite,con la evidente limitación dimensionalde la antena, y a la gran distancia de la zona observadaque imponela órbita,es inadecuadaparala identificaciónde los objetivos observados. Es naturalque tanto el reconocimientomilitar como la Teledetecciónse interesarapor estetipo de sensory desdelos años50 se inició el desarrollo de equiposde avióncon estefin, perola deficienteresolución,inclusodesde avión, y por supuestoinaceptablepara satélite,hizo desistirdel empleodel radar convencional.Sin embargo el desarrollo posterior del radar de abertura sintéticaha revolucionadoestaaplicacióny ha hechoposiblesu empleo en satélites. El principiode operacióndel radarembarcadoes simple.Consideremosun móvil (avión,satélite)que sedesplazaa lo largode unatrayectoriarectilínea —

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a velocidadconstantey (trayectoriaasimilablea un segmentode órbita), figura 4. Su antena de radar está instalada de modo que radía en la dirección perpendicularal desplazamiento. Este radar,de observaciónlateralse denominaSRL (SideLookingRadar) La anchuradel haz de la antena;de dimensiónD es: 0= Siendo X la longitudde ondade la radiaciónemitiday K un factorque varía entre 0,9 y 1,3y que,a efectosde simplicaciónse consideracon valor 1. La resolucióntransversales: =

RO=

Figura 4.—Trayectoria asimilable a un segmento de órbita. —

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Los valores que se obtienen para la resoluciónson inadmisiblespara satélites e inclusopara el reconocimientoaéreo. Por ejemplo,con los siguientesvalores,aplicablesa avión:

R=5.000m,- X=2cm, se obtiene: ó = 33 m.

D=3m

La utilizaciónde una antenasimilaren satéliteconduciríaal menosa una resolución 30 veces mayor. El conceptode antenade aberturasintéticapermitesin embargoobtener una buenaresolucióncon el radarembarcado. El principioen que se basael radarde aberturasintética,SAR,consisteen utilizarel movimiento paragenerarla aberturade la antena«secuencialmente», a diferenciade un dispositivode elementosde antenaconvencionalen que se hace «simultáneamente». Aunque la tecnologíadel SARes compleja,por el control de emisióny recepción de ecos y especialmentepor el procesode tratamientode la señal, el fundamentose puedeexponerde un modosimple. Los puntos marcados en la trayectoria,en la figura 4, p. 91, correspondena las posiciones de la antenaen los instantesde emisiónde cada impulso,los intervalos entre puntostienenuna amplitud,

Siendo T el períodode la emisiónde impulsosy f la frecuencia. Si el eco recibidoen cada una de estas posicionesse almacenay si un grupo de n impulsosrecibidosse adicionan,el efectoserá similaral de una antena linealde longitudiguala la distanciarecorridapor el móvildurantela emisión de los n impulsos. Este es el principio básico, que a continuaciónse desarrollacon una explicación sencilla. Un puntop delterreno,representadopor la líneasAB en la figura5,envíaun eco cuya amplituddependede la reflectividaddel terrenoen dichopuntoy cuya fase, respectoa la emisión,al llegara la antenaes: 2lrt2

T

24ir5 cT —

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Se suponela antenafija y queel terrenose desplazaa velocidadV respecto a la antena,el puntogenéricoP ocupa las posicionesentreA y B. El eco recibidoen la antenacorrespondea la radiaciónde una alineación continua de longitudAB Si se aplicauntratamientodeseñaltal que lasondasquelleguenal receptor estén en fase,el efectoseríael mismoque si la radiacióna lo largode AB estuviera en fase, de modo que se aumentala potenciadel eco en cero, como si la alineaciónAB tuvieraun diagramade abertura. AB

Recíprocamentesi ahora se considera que la antena se desplaza a velocidad V, un puntodel terrenoP está iluminadoduranteun tiempo:

y en estetiempola fase varíasegúnla ley: Si medianteun tratamientoadecuadode señalse consigueque la fase no varíe y la integraciónde las señalesen el receptores perfectaduranteel

T Figura 5.—Principio básico. —

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tiempo t1,el efectoes el mismoque el de una antenade longitudAB, de abertura: s

de modo que se obtiene artificialmenteuna antenade longitudAB en el satélite, aunquefísicamentees unaantenade dimensiónD, quese desplaza a lo largode su trayectoriaen un tiempot. Siendo en primeraaproximación: AB

R O= R

=

la aberturade la antenasintéticaes: _

AB

R

—

y la resolucióno poderseparadoses: =

RO

=

O

de modo que se llega a las conclusiones de que la resolución es independientede la distanciaR y de quecuandomenorseala antenamejor es la resolución,si bien es un resultado•teórico que implica que la integración y la conservaciónde las fasessea perfecta. Este resultado,obtenido con una aproximaciónsimple,adecuada para comprender el principio de la antena de abertura sintética se puede perfeccionar,como se exponea continuación.

¿5

El desfase

equivalea un efectosDopplercorrespondiente a la

velocidad radial,figura.5, p. 93 VR(P)=Vsen€—V

y en consecuenciaa una frecuenciaDoppler Id—21

1c

V€ —a— 2TVE

y siendo: R

y PP0= y t, tomandocomo origen de tiempoel instanteen que el punto genérico P está en P0. —

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Resulta: fd=2

VVt_2V AR

XR

La fase del eco varíaen: O=fwdt=f27rfddt=2T

V2t2

2ir

En la antenade aberturasintéticase trata de comprimirartificialmenteel haz, es decir, de conseguiruna reducciónaparentede O basándoseen esta variaciónde fase. Aplicando la correcciónO a cada elementode la antenasintética,todos los ecos recibidosestánen fase a la salidadel receptor.Se dice entonces que la antenaestá enfocadaa la distanciaR.Todaslas señalesde AB se reciben desdeP0. Por analogíaópticase puededecir que P0es el foco de la áberturaradiante de longitudAB. Las señalesestánen fase sobrela longitud: AB=

RX

y se anulanen las direccionesOAy OBque son las direccionesde los ceros del diagrama,en consecuenciala anchuradel haz (3db)del diagramade la antena equivalentees la mitad de AB, que correspondea una antenade dimensión doble:

o—

2RX O y la abertura(3db)del diagramaequivalentees: o—

A_O DS2R y en consecuenciael poderseparadores: es decir, la mitaddel obtenidocon el desarrollosimplificado. APLICACIONES DELRADAR La utilizacióndel radarembarcadoen satélitecon finesmilitareses aúnmuy limitada y por supuestopococonocidapor el secretoen que se mantienen estas actividades.El conocimientopúblicode la utilizacióndel radaren los —

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satélites soviéticosde vigilancianaval,RORSAT,se debea los accidentes que se han producidoy que han puesto en peligro a gran parte de la humanidad.Nosólo no se ha podidoocultarel riesgo,sinoque ha motivado amplias discusionessobrela utilizaciónde la energíanuclearen el Espacio en las NacionesUnidas,por lo que ha sido objetode ampliadifusión. Sin embargo,el sectorcivil del Espacio,sin la servidumbredel secreto,ha hecho ampliousodel radar,en particularcomofuentede obtenciónde datos de Planetologíay la Teledetecciónha iniciadotambiénsu utilización. Europa se ha interesadopor la aplicacióndel radary el primersatélitede teledetecciónde carácter comunitarioeuropeoESA,el satéliteErs 1, está equipado con SARy su misiónes oceanográfica. Cuadro 1.—Sistemasde radares usados en Europa. Sistemasde radares

Plataformas

Longitudde ondas

Polarización

SEASAT

L-banda

HH

L-banda

HH

L-banda

HH

L-C-& X-bandas X-banda

HH, VV, HV

VARAN-S (AGRISAR)

Satéllite (800 km) Space Shuttle (225 km) Space Shuttle (225 km) Convair aircraft (7.000 km) Bi 7 aircraft (7 km)

Ángulo de incidencia

Anchura de barrido

Fecha de operación Dato de archivo

23° 50° 15°-55° 25°-65° 25°-65°

100 km 50 km 10-50km 7 km 10 km

Junio-octubre 1978 Noviembre 1981 Octubre 1984 Junio-julio 1981 Mayo-agosto 1986

SIR-A SIR-B SAR 580

HH, VV

Earthnet NOAA SDS-D JPL Earthnet Earthnet

Evidentementeel desarrolloy la operaciónde este equipoconstituiráuna excelente experienciaparael desarrollodel equipomilitarrequeridoen un satélite de reconocimientoque, como es de esperar equipará a una generación posteriordel SistemaHELIOS. Así se dará satisfaccióna los paíseseuropeosde climatologíaadversa, particularmentea Alemania,y se cumpliráel requerimientomilitarde todo tiempo. —

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Los usuarioseuropeoshan tenidoacceso a los datos del SAR,tanto de avión comode satélite,lo queha constituidounaexcelentepreparaciónpara la utilizacióndel SARdel satéliteErs 1. En cuadro1 se relacionanlos tipos de radar,aéreoy espacial,que se han utilizadoen Europa. Satélitesy órbitas La actividadespacialde Teledetecciónha sidoiniciadapor la NASAcon el lanzamientodel satéliteErts 1 (que posetriormente se denominaLandsat1) en el año 1972. Desde entonces se han puesto en órbita numerosos satélites de aplicaciónespecíficaa la Teledetecciónpor diversospaíses, Estados Unidos,Unión Soviética,Francia,Japón,China,India; la Agencia Espacial Europea(ESA)ha desarrolladosuprimersatélitede Teledetección, Ers 1 cuya inyecciónen órbitase ha previstoen el año 1990,y Canadáy Brasil tambiéndesarrollanprogramascon estafinalidad. Esta ampliaactividaddemuestrael interésde la comunidadde usuarios,de espectro muy amplio,en la explotaciónde los datosde Teledetección. Se hace notar que en generaltodos los sistemasespacialesque hacen observacionesde la Tierra,incluidala atmósfera,se suelenagruparbajoel concepto muy ampliode observaciónde la Tierra,comprendiendoaplica ciones específicasdiversascomo Meteorología,Climatología,Geodesia, Geodinámica, Teledetección,Oceanografía,etc. También ocurre que algunos satéliteshacen observacionespara diversasaplicaciones.Esta situación conducea cierto confusionismocuando se trata de agruparlos satélites dedicadosa unaaplicación,como es la Teledetección. Incluso en las navestripuladas,como Skylaby Spacelaby por supuestoen las estacionestripuladassoviéticasse han realizadoobservacionestípicas de Teledetección,por ejemploutilizaciónde cámaramétricaen Spacelab, dentro de programasextensosde experimentación y observaciones. Aunque la actividadde Teledetecciónse iniciócon carácterexperimental, el éxito obtenidoen la comunidadde usuariosy su interésen la adquisiciónde datos ha conducidoa la ideade la comercialización. EnFranciael Programa SPOT se ha desarrolladocon esta idea y se ha constituidola sociedad SPOT-lmageparael suministrode los.datoscon caráctercomercial. En los Estados Unidos, que había iniciado la comercializaciónde los productoscon ciertacautela,es decircon preciospolíticos,se ha tratadode seguir el mismoprocedimiento. Conla LandRemoteSensingComercialization —

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Act de 1984 se ha iniciadola transferenciade las actividadescomerciales de teledetecciónal sectorprivado,asumidopor la sociedadEOSAT(Earth ObservationSatelliteCompany),con subvencióngubernamentallimitada. Esta actividadcomercialno excluyela actividadexperimental,de modoque los Sistemasde Teledeteccióntambiénse puedenclasificaren dos grandes grupos, operacionalesy experimentales. Órbitas La definiciónde las órbitas de los satélitesde Teledetecciónresultade característicasgeneralescomo:la coberturaglobal,que conducea órbitas polares; la resolución,que conducea limitarsuperiormentela altitud;la vida del satélite que conduce a limitar inferiormentela altitud; la iluminación solar, a efectosdel sistemade alimentaciónbasadoen panelessolaresy de unas característicastípicasde esta aplicación,como sonla incidenciade la iluminaciónsolarde la zonaobservada,la repetitividadde las observaciones, es decir, el intervalo de tiempo entre observacionesdel mismo lugar, elemento importantepara vigilar la evoluciónde cualquierprocesoy por último el tiemponecesariopara la coberturaglobal.Estascaracterísticas esenciales en la Teledetecciónse considerana continuación. INCIDENCIA DELAILUMINACIÓN SOLAR Uno de los factoresmásimportantesparala interpretaciónde las imágenes es la incidenciade la radiaciónsolar, de modo que la vigilanciade un proceso realizadacon imágenessucesivasse facilita considerablemente si las imágenesse obtienencon la mismaincidenciade la iluminaciónsolar. En consecuenciatiene graninterésla obtenciónde imágenesde cadazona a la mismahoralocal.Estacondiciónse cumplesi se consigueque el plano orbital gire a la misma velocidadangular que el Sol en su movimiento aparentealrededorde la Tierra,es deciraproximadamente 1 grado/día.Este efecto se consigueutilizandouna perturbaciónorbitalnatural,debidaa la falta de esfericidadde la Tierray en consecuenciaa la mayorconcentración de masaen el Ecuador,cuyaatraccióngravitatoriaproduceunaperturbación, denominadaregresiónde la líneade nodos,que consisteen el giro de esta línea, en sentidocontrarioal desplazamiento del satélitey en consecuencia a la precesióndel plano orbital. Este efecto dependede algunos parámetrosde la órbita y se puede cuantificar mediantela expresiónqueda la velocidadde rotación: ___=

—

÷

J2

(R

cos ¡

)2Vf

—

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—

siendo: -: longituddel modoascendente. J2: coeficiente del segundotérmino del desarrolloen serie del potencial terrestre. R: radioecuatorialde la Tierra. fJ. parámetrode la órbita. = GM: G: constantede gravitaciónuniversal. M: masade la Tierra. a: semiejemayorde la órbita. ¡. inclinaciónde la órbita. COBERTURA Y REPETITIVIDAD Debido á la rotaciónde la Tierra,un satélite,despuésde haberdescritouna órbita completa,se encuentraen una verticallocalterrestre,distintaa la del punto inicial. Si el períododel satéliteen T(horas),mientrasel satélitedescribela órbita, la Tierra ha girado el ángulo 2irT/24, de modo que el punto suborbital correspondientea un puntosituadoal oestedelinicial.Paraquese produzca una nuevacoincidenciaal cabo de n días,es necesarioque el númerode órbitas descritas24w/T sea un númeroentero,correspondiente al número de rotacionesde la Tierra. La repetitividadde las observaciones tieneinterésparaestudiarla evolución de cualquierproceso,sin embargoesta vigilanciafrecuenteno requiereel sobrevuelo puntualpuestoque los satélitestienencapacidadpara obtener imágenesoblicuas. Tiene gran interésla determinacióndel tiemponecesariopara conseguir una cobertura completa de la Tierra. Considerandoque las órbitas sucesivas sobrevuelanla Tierra con una separacióntanto mayorcuanto menor es la latitud,la coberturadel Ecuadores determinante.El tiempo necesario para la coberturadependede la anchurade la bandade terreno de la que se obtienela imagen,que a su vez dependede la altitud de la órbita y de la aberturaópticadel sensor.Paraórbitascirculares entre 500 y 1.500 km, cuyo períodoestá entre 1,5 y 2 horas las trazas sucesivas sobre el Ecuador se encuentran a distancias en 2.500 y 3.333 km respectivamente (considerandoel perímetroecuatorial de 40.000km). Evidentementese requeriríansensorescon unas aberturasconsiderables para la coberturadel Ecuadoren órbitassucesivas. —

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Generalmentese adoptapara el períodoun valorde la forma: E+— siendo E un númeroenteroy

unafracciónirreducible.

El satélitepasarápor los mismospuntosdespuésde describir: 24n = P + nE órbitas y la.separaciónen distanciaentre pasossucesivosen el Ecuadorserá de (supuesta la longituddel Ecuadorde 40.000km): 40.000 km P+nE esta distanciase puedefijar de conformidadcon el campode observación de los sensores,a fin de determinarla longitudecuatoriala cubriren cada paso. A efectosde determinarel tiemporequeridoparala coberturacompletahay que tomar en consideraciónla capacidadde los satélitesde obtenciónde imágenes oblicuas. Satélites El interésde la Teledetecciónhatenidocomoconsecuenciala inyecciónen órbita de numerosossatélites,algunosde carácter experimental(Hcmm, Nimbus 7, Seasat)y otrosde carácteroperacionalqueaseguranun servicio, iniciado con los satélitesLandsaty complementado posteriormente con los satélites Spot. A continuaciónse relacionanlas actividadesde Teledetecciónde algunos países y de la ESAy se describenbrevementelas característicasde algunos satélites. ESTADOS UNIDOS NASA ha iniciadoesta actividaden el año 1972 con la inyecciónen órbita del satélite Erts 1 (Earth.ResourcesTechnologySatellite)que, visto el excelente resultadode su operacióny de la acogidade la comunidadde usuarios, se convertiríaen el primer satélitedel SistemaLANDSATope racional. La serieLandsat,con progresivosperfeccionamientos de los sensoresseha continuado hastael satéliteLandsat5, con el suministrode sus productos con caráctercomercial. —

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En el año 1985 se ha producidola transferenciade estaactividadal sector privado, mediante la firma de un contrato entre el Departamentode Comercio y la empresaEOSAT(EarthObservation SatelliteCompany). En estecontratode 10 añosde duraciónEOSATasumela comercialización de los productosLandsatel controlde ¡ossatélitesLandsat4 y 5 y el diseño, fabricación,lanzamientoy operaciónde los satélitesLandsat6 y siguientes. El satélite Landsat 6 estará equipado con un sensor avanzado,ETM (EnhancedThematicMapper),queasegurarála continuidadde datosen las 7 bandasde TM (ThematicMapper),utilizadoen la generaciónanterior,y una capacidadpancromáticacon 15 m de resolución. LANDSA T En las sucesivasgeneraciones de los satélitesLandsatse hanperfeccionado los sensoresy en consecuenciala resolución,pasandode 80 m del MSS (Multispectral Scanner)de Landsat1 y 2 a 30 m del TM del Landsat4, del Landsat4, esperandoque se alcancenlos 15 m en el Landsat6. Por su interés como precursor de esta actividad se presentan las característicasprincipalesdel satélite. LANDSAT1 Configuración:fígura 6, se trata de una versión modificadadel satélite metereológicoNimbus: Masa total:949 kg. Dimensiones:3 m de altura,1,5 m de diámetroen la basey 4 m de ancho con los panelesextendidos. Plataforma:el satéliteconstade 3 elementosbásicos:un anillo,portadorde los sensoresque constituyela basedel satélite,dos panelessolaresy una sección de controlunidaal anillo por tubos. Instrumentos:un MSS(MultispectralRadiometricScanner)de 4 canales,2 visibles (0,5-0,6;0,6-0,7micras)y 2 infrarrojos(0,7-0,8;0,8-1,1 micras),tres cámaras RBV(ReturnBeam Vidicon)independientesque operansimultá neamenteen regionesespectralesdiferentescubriendoel intervalode 0,48 a 0,83micras,parala obtenciónde imágenesde alta resoluciónen blanco y negrode TV. Órbita: circular,heliosíncronaa 920 m de altitud,99 gradosde inclinacióny período de 103minutos(1.4revolucionespor día).Al cabode 18 díasla traza se cierra de modo que cada 18 días sobrevuelala misma zona en las mismas condicionesde geometríay hora. —101—

—z Y

Antena de telemando Panel solar

+x

—Y Direcciónorbital

cámaras vidicon Antenasde banda ancha Antena de bandaS Sensorde medida de posición

Figura 6.—SatéliteLandsat,

FRA NOlA

Basándoseen la experienciaamericanaen operacióny comercialización de los satélitesde Teledetección,Franciaha iniciado as actividadescon una finalidad comercialcon la seriede satélitesSpot.A estefin ha constituidola firma SPOT-lmageque comercializalos productos. —

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El rimer satéliteSpot1 se inyectóen órbitaen el año 1985,el Spot2 en el año 1988 y se han previstolas inyeccionesdel Spot3 y 4 en el año 1991y 1 994 respectivamentede modoque se aseguraun serviciocontinuado. Se hace notar que Francia,siguiendo las normasde la ESA ofreció la europeizacióndel ProyectoSPOTa la Agencia,pero el ofrecimientofue rechazadopor las posturasde algunospaísesde climatologíaadversaque consideraban que un instrumentoóptico e infrarrojo les daría poca información debidoa la presenciade nubes,requiriendoen consecuencia un satélitecon instrumentación de microondas. Las consecuenciashan sidoque: Franciaasumieraa su cargo el desarrollode la serieSPOT. ESAaprobarael desarrollode un programade satélitesde Teledetección ERS equipadoscon instrumentación de microondas. — —

Francia ha sacado partido de su iniciativa. La plataformaSPOT se ha adoptado por ESA para la serie ERS,la mismaplataforma(de Spot 4) se utiliza parael satélitemilitarde reconocimientoHelios(proyectofrancéscon la cooperaciónde Italiay España)y finalmenteFranciaha presentadoesta plataforma básica,aumentada,como candidatoa la plataformapolar del programa europeo de estaciónespacial Columbusy ha conseguidosu aceptación.

Panel solar

¿

Vector de velocidad Instrumentos

Figura 7.—SatéliteSpot. —

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SPOT1 Configuración.figura7. Masa total.1.750 kg. bimensiones: 2 X 2 X 3,5 m el cuerpodel satélitey 15,60 m longituddel panel solardesplegado. Plataforma:integralos siguientessubsistemas:controíprecisode la órbita, estabilizaciónentre ejes, alimentaçióneléctrica,telemedida,telemandoy programaciónde operaciónde cargaútil mediantecomputadora bordocon memoria que se carga desdela estaciónde controlen tierra. Instrumentos:2 instrumentosidénticosHRV (High ResolutionVisible)que operan en 2 modos,en visible e infrarrojo.Modopancromático(blancoy negro), correspondea la observaciónen una banda espectral ancha, resolución:10 rn.Modomultiespectral (color),correspondea la observación en tres bandasespectralesestrechas,resolución:20 m. Órbita: circular,heliosíncrona,a 832 km de altitud,inclinación98,7 grados, período de 100,1minutos,el tiemposolarlocal en el cruce del Ecuador,de Norte a Sur(mododescendente)es 10,30horas. AGENCIAESPACIALEUROPEA(ESA) Ha iniciadosu actividaden Teledetecciónpromocionandola utilizaciónde los datosde los satélitesde Teledetecciónamericañosobtenidosen unared europea de estaciones(Earthnet),constituidapor las estacionesde Fucino (Italia), Kiruna (Suecia),Lannion (Francia),Oaklanger(Gran Bretaña)y Maspalomas(España)y facilitandola distribuciónde los productosa través de Puntosde ContactoNacionales(NPOC)establecidosen cada país.(En España el NPOCes el INTA). Con objetivosde familiarizara los usuarioseuropeoscon losdatosSAR,ESA ha contratadola realizaciónde una campaña en Europade un avión canadienseequipadocon SAR. El programade desarrollode satélitesse ha iniciadocon el satéliteErs 1, orientado principalmentea la observacióndel océanopolary vigilanciade hielo, cuya inyecciónen órbitaestá previstaa finalesdel año 1990. Como continuacióna estaprimeramisiónoceanográficase ha aprobadoel desarrollo del satéliteErs2 —

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Antena del medidor de circuito

Antena SAR• Sonda de microondas Buscadorradiométrico de trazas

Antena del radar Carga eléctrica módulo

lRetroreflector láser Plataforma Sensorcontrolaltura

PantallasoIar

Figura 8.—SatéliteFrs 1

ERS 1 Configuración.figura 8. Masa tota!.2.400 kg Longitud tota!:11,8 m Panel so!ar:11,7mX 2,4 m Antena SAR:10,0 mX 1,0 m Antenas del dispersómetro: anterior! posterior:3,6mXO,25m Central: 2,3 m X 0,35 m —

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c,i

o O

o :0 (1)

co Cf)

O)

o

Ç) Co Cf)

ci) ci) •0 ci)

a)

u—

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Antena del altímetroradar.1,2diámetro. Plataforma:basadaen la plataformaSpot,estabilizadaen 3 ejes, potencia: 1,8 Kw despuésde 2 años. Instrumentos:AMI (Active Microwarelnstrument),que operade 3 modos diferentes: modo imagen SAR (SytheticAperture Radar), imágenesdel océano, casquetespolaresy terreno,modo ola SAR,muestreoglobal del espectro de olas, modo dispersómetrode viento, para obtenciónde la velocidad vectorialdel viento,altímetroradar,permitemedirla alturade las olas, la velocidad del viento, la elevación de la superficie marina y determinarla topografíade la superficiede hielo,tiposde hielosy contornos mar/hielo, ATAS(Along-TrackScanningRadiometer),paramedidasde las temperaturasde la superficiemarinay de la capa superiorde nubesy el contenidototalde aguaen la atmósfera,PRARE(PreciseRangeandHange Rate Equipment),paramedidade distanciasatélite-superficie terrestrecon precisión centimétricay de su variación,retroreflector láser,paramedidade distancia del satélitea estacionesterrenas. Órbita: circularheliosíncrona, a 785km de altitud,inclinaciónde 98,5grados, período de 100,465minutos,el tiemposolarlocalen el crucedel Ecuador,de Norte a Sur (modo descendente)es 10,30 horas. Con esta órbita de referenciael satélitetiene un ciclo de repetitividadde 3 días.Elsatélitetiene capacidad paramodificarsu altitud,por convenienciade observaciónse ha previsto modificarel ciclo que será de 3 días(inicial),35 días(mayortiempo de operación)y 176 días(final de la misión). Segmento de tierra.la red.deestacionespara a adquisiciónde datosserá muy extensa,lasestacionesprincipalesson:Kiruna(Suecia),Fucino(Italia), Gatineau (Canadá) y Maspalomas(España), pero se ha previsto la utilización de gran númerode estacionescomo muestrala figura9. JAPÓN Ha iniciadosusactividadescon el satéliteMos1 inyectadoen órbotael mes de febrerodel año 1987.Estesatéliteestáequipadocon 3 instrumentos, un radiómetromultiespectral, un radiómetroparael visibley el infrarrojotérmico y un radiómetrode microondas. Se ha previstola continuaciónde la misióncon un satélite Mos 2 en el añó 1990. Estaemisiónse complementará con otrosatélite,J-Ers1, equipadocon SAR en bandaL e instrumentación paravisibleé infrarrojopróximo. -

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Aplicaciones Las aplicacionesde la Teledetecciónson muy numerosas,inicialmentela orientación de estas actividades estaba dirigida a la observaciónde recursos naturales y especialmenteal descubrimientode recursos no detectables en tierra o desdeavión. Por esta razónlos primerossatélitesse denominanErts (EarthResources TechnologySatellite).Posteriormente se han identificadootrasaplicaciones como la Cartografía,la evaluaciónde catástrofes,la utilizacióndel terreno,la Arqueología,etc. También se hacenotarel graninterésde la Defensaen los datosobtenidos por satélitesciviles.Esteaspecto,dadasu importanciamilitar,se considera en el puntosiguiente. El espectrode aplicacioneses de gran amplitud,por lo que, a modo de ejemplo, sólo se exponenalgunasaplicacionestípicas. Agricultura Uno de los objetivosinicialesde la Teledetecciónes la identificaciónde cultivos. La informaciónobtenidadesdeel satélitedeberíapermitirno sólo conocer las especies,la extensióny situaciónde los cultivos,sinoinclusosu estado sanitario,puestoque las plantasenfermastienenuna reflectividad diferentes a la de las plantassanas. En consecuenciase puede considerarel satélite como un instrumento eficaz para la predicciónde cosechasy estadísticasde producción,así como para la detecciónde plagas,lo que permitiríatomarmedidascontra las plagasdesdeque se han detectadolos primerosindicios. Sin embargo,la correlaciónentre las especiesy las respuestasespectrales constituyeaúnun problemano plenamente resueltoa efectosde identificación de vegetales,debidoa que todaslas plantascontienenclorofila,por lo que sus característicasespectralesson muysemejantes. En consecuenciaes necesario complementarla informaciónobtenida desde el satélitecon otrascomplementarias y específicasde cadaespecie, como el ciclo de plántacióny crecimientorelativoa la estación. Un dato de gran interésen Agriculturaes la cantidadde humedaden el terreno. Los sensorespasivosno son adecuadosparaestadeterminación, pero los sensoresde microondaspermitenobtenerel índicede humedaden la superficiey en un pequeñoespesor. —

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También se puedeobtenerun conocimientodel gradode humedadpor un procedimientoindirecto,considerandoqueel suelohúmedo.mantienemayor cantidad de calor que el suelo seco,por lo que las observacionesdesde satélite, de la temperaturade díay de nochedan una indicacióndel grado de humedad. Geología e investigaciónminera La Teledetecciónes una herramientade gran utilidadpara la investigación geológica y minera. A partirde las imágenesobtenidasdesdeel Espaciose puededeterminarla continuidadde las alineacionesgeológicasen zonasde aspectosuperficial muy diverso representadopor la vegetación,la hidrología,las fallas y fracturas, etc. Cada uno de estos signosque apareceen la superficcie refleja un elementoestructuralgeneralmenteprofundo. La utilizaciónsistemáticade las imágenesha permitidodescubrirnumerosas alineaciones, la interpretaciónde estos fenómenosy su correlacióncon posibles yacimientosmineraleses objeto de un trabajoespecificadode geólogos. También se han encontrado estructuras circulares, que antes no se conocían, en muchos casos asociadosa yacimientosminerales(estaño, wolfranio,antimonio,uranio,etc). Ademásde a informacióngeológicaquesepuedeobtenerlas imágenespor fotointerpretación,tieneinterésla utilizaciónde bandasespectralesfueradel intervalo visible,en las que se obtienenfirmasespectralesque se pueden correlacionarconcaracterísticasmineralógicas, queafectana la emisividad y a la reflectividad.Porejemplo,un filón mineralqueestá rodeadode roca y no hay una coberturavegetalque pueda enmascarar,da una respuesta espectral diferentea la de la roca,con bandasde absorcióncaracterísticas, lo que permitedetectarsu existencia. Cuando existe vegetacióntambiénse puedenobtenerindicios útiles de existencia de minerales,porque estos ejercen una influenciasobre la vegetación alternando sus característicasde deflectancia, e incluso provocandola desapariciónde especiesqueexistenen el entorno(comose ha podidoidentificaren yacimientosde uranio).Enconsecuenciael análisis detallado de las imágeres permitellegar a.conclusionessobre la posible existencia de yacimientos,que evidentementees necesarioverificaren el terreno. —

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—.

Se hace notar que los registrosen el infrarrojotérmico tambiénson de utilidad porque la inercia térmica, productode la conductividad,de la densidad y de la capacidad calorífica, permite discriminarzonas con característicasdiferentesdel subsueloquese puedenasociara yacimientos Las observacionesde caráctergeológicoson tambiénde gran interéspara el estudiode terrenospara la instalaciónde centralesnuclearesy presas, porque permitedetectarlos fallosestructuralesdel terreno. Mapas topográficos Los mapas topográficos se requieren para actividades asociadas al desarrollo de los países,parael trazadode carreteras,de líneasférreasy eléctricas, de canalizaciónde agua y gas, para elegir emplazamientos de aeropuertos,de fábricas,de centralesenergéticas,etc. En los paísesdesarrolladosse disponede una cartografíarealizada,a lo largo de muchosaños, por métodosconvencionales,al menosa escala 1:50.000.Sin embargoen Áfricay Américadel Sur hay regionescon una cartografíamuydeficiente(1:100.000),en las que la informaciónorográfica del terrenose imita a las grandesmontañas. El método utilizado tradicionalmente,la triangulación,basada en las observacionescon teodolito,requiereun esfuerzoy un tiempoconsiderable. Después de la PrimeraGuerra Mundialse ha utilizadola Fotogrametría, basada en la utilizaciónde imágenesestereoscópicas, lo que ha permitido reducir el tiempode trazadode mapasen un factorde 10. Los satéliteshan permitidoavanzaren eficaciay reduciraún a la mitadel tiempo requeridopara estaoperación. Los satélites Spot 1 y 2 proporcionaronimágenesestereoscópicas,de aplicación al trazadode mapastopográficos. Aunque estoshansidolos primerossatélitesde Teledetecciónen los quese ha previstoesta capacidad,su interésse ha demostradoplenamente,en consecuencia otros satélitesde Teledetecciónposterioresse equiparan también para la obtenciónde imágenesestereoscópicaspara la aplicación topográfica. Utilización del terreno La aplicaciónde la utilizacióndel terreno es de gran importanciaen la actualidad,debidoa que la evoluciónsocialrequiereterrenopara diversas actividades. —

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El crecimiento de población tiene como consecuencia una demanda creciente de producciónalimenticia,de transporte,de urbanización, etc.,es decir, de actividadesque requierenterreno,al mismotiempose producen cambios en la utilizacióndel terreno como transformaciónde bosqueen terreno agrícolay de terrenoagrícolaen terrenourbano. Esta evoluciónrequiereuna planificacióny controldel uso del terreno,a cuyo fin es necesariodisponerde una buenainformacióndel territorioy de las característicasdel terreno,paraasignarlela utilizaciónmás adecuada. Los satélitesde Teledetecciónsuministranesta informaciónquefacilita la planificación del uso del terreno y por su característicade repetitividad permiten vigilar el desarrollode actividadesy detectar actividadesno adecuadas e inclusoilegales. Pesca La observaciónde la superficiemarinapermiteobtenerdatos que son de gran valor paradeterminarla posibleexistenciade bancosde pesca,como a temperaturade la superficiey el color del agua. Las distintasespeciesde peces seencuentranprefrentementeen zonas marítimascon un intervalode temperaturarelativamente estrecho,de modo que se puedeestableceruna correlaciónentre especiesy temperaturasdel agua. En consecuencia una observaciónde la temperatura permite identificar indicios de la posible existenciade bancos de pesca de las diversas especies. Por ejemplose ha podidoidentificarque los túnidos,una especiede alto valor comercial,abundasólo en las zonasen las que existencorrientes verticales ascendentesque arrastrannutrientesdesdeel fondomarinoy que se identificanpor la temperaturamásfría del aguaascendente. El color del océano tambiénes un dato de gran utilidad porqueda una informaciónsobrela distribuciónde nutrientesy de la vida microscópicay. en consecuenciasobrela posibleexistenciade bancosde pesca. El sensortípico parala determinaciónde color es el CZCS(CoastaiZone Co/our Scanner).Este sensor,desarrolladopara el satéliteNimbus7 de NASA,tienecomofinalidadla determinaciónde la cantidadde clorofilaen el agua, a partirde la intensidadde reflexiónde azul,verdey rojo.La reducción de datos requiereun procesopor computador,a partirde los resultadosse puede obteneruna buenaestimaciónde la productividadmarina. —111—

Observaciónde hielo La formaciónde hielo y la detecciónde icebergsy su desplazamiento se realiza con satélite de Teledetección,utilizandosensorespasivos y de microondas. El seguimientode los icebergses especialmenteimportantepor los riesgos para la navegación,aunquese puedenobservarcon alta resoluciónen el intervalo visible, generalmentese encuentran en zonas de frecuente cobertura de nubes,por lo que es necesarioutilizarsensoresde microondas de peorresolución. Observaciónde olas El interés de la observaciónde olas tiene la doble vertiente de la Oceanografía y la Navegación.La altura de las olas se determinacon sensores de microondas,a partir de la dispersiónde las ondasproducidas por las olas. Se ha verificadoque las medidascon satélitesson de mayorprecisiónque. las obtenidascon boyase inclusoque las estimadasdesdebarcosin situ. Detección de petróleoen el mar El vertidode petróleodebidoa accidentessufridospor petrolerosy en menor medida debidoa procesosde limpiezade tanquesen alta mares un motivo de contaminaciónmarinade efectosmuyperjudiciales. La diferenciade reflectividaddel crudo y del agua permitevigilar desde satélite la formacióny la evolución,de las manchasde petróleo. Interés para la Defensa LaDefensa tienegraninterésen la observación, quees unaoperacióntípica militar, el reconocimiento.Tradicionalmenteesta operaciónse realizacon aviones, peroel riesgoqueimplicael sobrevuelode unazonahostil,incluso en tiempode paz—y un buenejemploha sidola interceptaciónde un avión americano U-2 por un misil soviéticoen el año 1960—justificaclaramente el empleode satélites. Las dos grandespotencias,los EstadosUnidosy la UniónSoviética,han desarrolladosatélitespara esta aplicacióny su operaciónpermanenteha sido decisiva para los Acuerdos de Limitación de Arsenal Estratégico (SALT). —

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Estos satélites,típicamentemilitares,no se considerane,nestetrabajo. Las Defensasde las potenciasy en particularlas Defensasde otrospaíses que no tienenaccesoa la informaciónde los satélitesmilitareso la tienen, en menormedidaque la requerida,a travésde acuerdosmilitares,pueden obtener informaciónde interésmilitar a partir de los datos, de carácter comercial, de los satélitesde Teledeteccióncivil. La utilizaciónde estossatélites,diferenciadosesencialmentede los militares por la resoluciónde sussensores,tienetantointerésque,inclusola Defensa de los EstadosUnidos,a pesarde disponerde satélitesde reconocimiento de muyalta resolución,es un usuarioimportantede datosciviles(Landsat, Spot). La Defensajaponesautilizalos datosde Landsatparavigilarlasactividades de las fuerzasestratégicassoviéticasen el Estede Siberia,por ejemplolas bases aéreas,que están modificandopara su utilizaciónpor el avión de bombardeoTU-22M(Backfire),y en las aguasjaponesascosteras. Para el procesadoal parecerlos japonesescuentancon la asistenciadel 1 01 Batallonde Vigilanciadel Ejercitoamericano«paramantenervigilancia permanentee inteligenciamilitarsobreaguasterritoriales>) probablemente para operacionesde guerraantisubmarina Japón disponede unaestaciónde recepciónLandsaten Tokio,establecida mediante un MOUentré los Gobiernosjaponésy americano,la ¡nformáción obtenida directamentese prócesaerilJapón. Japón desarrollaunaactividadpropiaensistemasespacialesde Telédetec ción. Ha desarrolladoel SistemaMOS de observaciónoceanográficay desarrolla el satélite Ers 1 con sensor óptico y un SAR con 18 m de resolución. El procesadode datos de este satélitelo realizarála Agencia Japonesa de Teledetección(RESTEC). Se puedenpresentarnumerososejemplosde obtenciónde.informaciónde interés militar a partir de los datos,de acceso público,de los satélitesde Teledetección. Una primerainformaciónde alto valor estratégicoes el conocimientode la situación de las cosechasde un enemigopotencial,se puedeconocer la situación respecto a la recogida e incluso el nivel de sanidad de las cosechas puesto que la respuestaespectral de las plantas sanas es diferentede la de las plantasenfermas.Estosdatospuedenserdeterminantes para elegirel momentomásadecuadopara iniciaruna agresión. —

113.

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Como ejemplostípicosse mencionanlos siguientes: 1) Con la resoluciónde 30 m se puedeconocerla configuracióngeneralde una base aérea, la disposiciónde las pistas y edificios y vigilar el progreso durantesu construcción. 2) El satéliteSpotha reveladoalgunosdatosde interéssobrelos sovÍéticos como: ConstrUcciónde una pista de 5,5 km de longitudpara el aterrizajedel Shuttle soviético,Buran,en el nortedel cosmódromode Baikomour. Obtención de imágenesde las instalacionesnavales,aéreas y de almacenamientode armamentonuclearen Murmausky Severomosk. Obtención de imágenesde radar de alertaavanzadade Pechora,que ponen de manifiestoqué los soviéticosutilizanantenasseparadaspara transmisióny recepción,a diferenciade los americanosque utilizanuna única antenapara la doble función en sus grandesradaresde alerta avanzada. —

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3) Las imágenesdel Landsat4han reveladouna oeracin area soviétia sobre el casquetepolarartico que se ha interpretadocomo observacion de ensayossovieticosde lanzamientode misilesdesdesbmarinos bajo el hielo,eludiendolas posibilidadesde deteccióndel suniarino. 4) Algunosaccidentesde caractercatastroficonaturaleso debidosa fallos de instalacionespueden tener efectos de valor estrategico por el debilitamientodel potencial,deseñso de producción,destrucciÓnde reservs, etc. Un caso típico es:el desastrede la central nuclearde Chernobil. Los satélites de TeledetecciónSpot y Landsatobtuvieron imágenes del reactorardiendo,de la evolucióndel accidentey de las medidas adoptadas. 5). El Radarde AberturaSintética(SAR)permitela detecciónde buquesy del análisisde la estelase puedeobteneruna informaciónsobreel tipo de buque.El satélitede Teledetecciónde Nasa,.Seasat1, equipadocon SAR, de misiónoceanográfica,estuvosometidodurantecierto tiempoa la reserva,del Departamentode Defensa,que antes de autorizarel lanzamientoquisoverificarsuposibleutilizaciónparadetectarestelasde submarinos. Finalmentese dio la autorizacióny en los 3 mesesde vidadel satélitese ha obtenido una excelenteinformaciónoceanográficay terrestre. —

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Aspectospolíticosy de seguridadnacional Mientras se ha promocionadoampliamentela utilizaciónde los datos de Teledetección hastael extremode constituiruna colectividadde usuarios que hiciera posible el planteamientoóomercial de las actividades de Teledetección (SPOT-lmage,EOSAT),se ha producidoen los sistemas civiles una evólución progresiva en la resolución de las imágenes, acercándose al nivel de la resoluciónde los sistemas militaresque ha motivado la preocupaciónen el sectorde la Defensade los EstadosUnidos, de que unainformaciónde interésmilitar,queafectaa la seguridadnacional, pudiera tener carácterpúblico,sin restriccionesde acceso. Esta preocupaciónha motivadouna intervencióngubernamentalen los Estados Unidos,en el año 1987el Departamento de Comerciopromulgóuna disposición atribuyendoa los Departamentosde Estadoy de Defensael derecho al veto sobre las peticionesde licenciasde compañíasprivadas para ser propietariasde sistemasde satélitesque suministraránimágenes de alta resolución. Incluso antes,durantela Administracióndel presidenteCarter,al parecerse redactó una directrizsecretaque limitabaa 10 m la resoluciónaceptadaen los EstadosUnidosparalas imágenescomerciales. Sin embargo,la aplicaciónde medidasrestrictivashubieraconducidoa una situación de inferioridadde condicionesa las firmas americanasen una actividad comercial frente a otras entidadesextranjeras,que además implicaríauna limitaciónal desarrollotecnológicoamericano,por lo que ha habido unafuerteoposiciónde las compañíasprivadas. En el año 1988 el presidenteReaganlevantóla prohibiciónde venta de imágenes con resoluciónmejor que 10 m en los EstadosUnidos que ha abierto el mercadoamericanoa las imágenessoviéticascon resoluciones mejores que las de Landsaty Spot. En el año 1990 la firmaEOSATnegociala ventaen Américadel Nortey del Sur de las imágenesdel satélite soviéticoSoyuzkarta,que mediantela aplicación del tratamientode datos con la tecnología digital avanzada alcanzada en los EstadosUnidospermitealcanzaruna resoluciónde 2 m. Las imágenesya están disponiblescomercialmente,pero no en forma digital,comolo deseannumerososusuariosparasu manipulación informática. EOSAT trata de suministrarlos productosen esta forma. La política de cielos abiertos aplicada al acceso de los datos de Teledetección que se ha seguidoen los últimosaños está, sin embargo, —115—

condicionada como se ha puesto de manifiesto recientementeen la situación de crisis de la zona del golfo Pérsicocomo consecuenciade la invasión de Kuwaitpor Irak. Desde la iniciaciónde la crisisla firmafrancesaSPOT-lmageque distribuye los datosde lossatélitesSpotha suspendidola ventade las imágenesde los satélites Spot 1 y. 2 relativasa la zona, al menoshasta que otras firmas distribuyanimágenesprocedentes de otrossatélites,sio embargola firmaha continuado la venta de las imágenesde esta zona al Departamentode Defensa de los EstadosUnidos. Los satélitesSpot 1 y 2 sobrevuelanla zona del Golfocada dos días y proveen imágenescon 10 m de resolución. Con esta posturala firmano sólotrata de mañtenersu carácterde entidad civil, al margende actividadesmilitares,sinoquetambiénevitael accesode Irak a la información,a la que ño puede tener acceso directo por la resolución de las NacionesUnidas,pero que podríaconseguira travésde intermediarios. .

Si se siguiera la política de cielos abiertos, Irak tendría acceso a las imágenes de las tropas destacadasen la zona, lo que plantearíauna situación delicadaconsiderandoque Franciadisponede tropasen la zonay ha destacadoparte de su flota,incluidoun portaaviones.

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