Lanzada en 2024, la misión EarthCARE de la ESA está diseñada para realizar observaciones globales de nubes, aerosoles y radiación, y revolucionar nuestra comprensión de cómo estos factores afectan al clima. EarthCARE busca cuantificar las interacciones entre nubes, aerosoles y radiación para que puedan incluirse correctamente en los modelos climáticos y de predicción numérica del tiempo . Para lograr sus objetivos, el satélite cuenta con cuatro instrumentos y mide globalmente la estructura vertical y la distribución horizontal de los campos de nubes y aerosoles, junto con la radiación emitida.

El satélite EarthCARE emprendió con éxito su viaje al espacio el 29 de mayo de 2024, a bordo de un cohete Falcon 9 desde la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg en California, EE. UU. Tras la fase de puesta en servicio, la primera etapa de datos se publicó en enero de 2025.

Para conocer más sobre la importancia de la misión, sus complejidades y los hallazgos hasta el momento, el editor Georgie Purcell habló con Björn Frommknecht, Gerente de Misión EarthCARE.

EarthCARE es un proyecto de colaboración entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA). El objetivo principal de la misión EarthCARE ya lo indica su nombre: se trata de una misión de observación de la Tierra, y CARE significa Explorador de Nubes, Aerosoles y Radiación.

Investigamos el papel de las nubes y los aerosoles, así como su interacción con la radiación solar y terrestre. Para ello, utilizamos cuatro instrumentos : un LiDAR atmosférico (ATLID), un radar de perfilado de nubes (CPR), un generador de imágenes multiespectrales (MSI) y un radiómetro de banda ancha (BBR). Uno de los sensores activos, el radar de nubes, nos lo proporcionó JAXA. La colaboración entre las agencias espaciales y los instrumentos es fundamental para esta misión.

EarthCARE es muy especial por varias razones. La misión fue seleccionada en 2004, por lo que su desarrollo ha sido muy largo. Se trata de una tecnología realmente vanguardista y, hoy en día, la ESA es la única agencia que ha volado un LiDAR atmosférico de estas características en el espacio. En Europa, estamos a la vanguardia, y eso es algo de lo que podemos estar muy orgullosos. Este logro solo ha sido posible gracias al excelente trabajo del equipo de EarthCARE, que ha afrontado numerosos retos. Nunca he conocido un equipo con tanta dedicación, integridad y profesionalismo como el de EarthCARE. Por supuesto, la colaboración con JAXA también nos ha ayudado significativamente, así como la colaboración con la industria europea.

A lo largo de los años, la misión ha sufrido retrasos críticos causados ​​por grandes eventos, como el terremoto y tsunami de Tohoku de 2011, que destruyeron una fábrica de chips donde se construía parte del radar de perfilado de nubes, lo que retrasó el proyecto varios años. Otro desafío fue la guerra en Ucrania, ya que el lanzamiento estaba previsto inicialmente en un cohete ruso Soyuz, que, por lo tanto, ya no estaba disponible. Tras un intenso proceso de pruebas, el lanzamiento se realizó con éxito en el cohete Falcon-9 de SpaceX.

Para predecir la evolución del clima terrestre , es necesario realizar ciertas suposiciones sobre el comportamiento de las nubes y los aerosoles, su interacción con la radiación solar y la radiación térmica terrestre. Sin embargo, aún existe mucha incertidumbre al respecto. Cualquier mejora que podamos hacer en relación con esta incertidumbre repercute inmediatamente en la precisión del modelo climático, especialmente en las predicciones a largo plazo.

Contamos con dos sensores activos que emiten radiación y pueden escanear objetivos activamente. El LiDAR atmosférico es como un puntero láser que emite luz ultravioleta para medir distancias y detectar y perfilar aerosoles como nubes de polvo, contaminación industrial, agua de mar y vapor. La capacidad de perfilado permite descubrir su estructura vertical.

El radar de perfilado de nubes es similar, pero para las nubes, puede detectarlas y observar su estructura interna. Detecta movimiento vertical, lo que permite ver si los elementos dentro de la nube se alejan o se acercan al satélite. Si se alejan, se trata de precipitación. Esto significa que podemos ver dónde llueve dentro de una nube. Esta información también es muy importante para la predicción numérica del tiempo.

Para clasificar mejor los perfiles, contamos con un instrumento de imágenes multiespectrales. El ancho del campo de visión de estos sensores activos, conocido como franja, es relativamente pequeño (1 km para el radar de perfilado de nubes y 30 m para el LiDAR). El generador de imágenes, con una franja de 150 km, nos permite recopilar información más contextual.

El cuarto instrumento es el radiómetro. Al final de la cadena de procesamiento, expandimos los perfiles verticales con la huella pequeña a un cubo de 10 x 10 km y 10 km de altura, y simulamos la radiación en la posición del satélite si nuestras suposiciones sobre cómo las nubes y los aerosoles interactúan con la radiación del Sol y la Tierra fueran ciertas. Una gran ventaja de EarthCARE es que estos cuatro sensores miden en el mismo lugar y al mismo tiempo. Misiones anteriores de otras grandes organizaciones espaciales, como el tren A de la NASA, han utilizado varios sensores en diferentes satélites, volando uno tras otro. Sin embargo, dado que el clima cambia muy rápidamente, incluso unos pocos segundos pueden marcar la diferencia. Somos los únicos que podemos medir todo esto en una sola instancia, en un solo lugar. Luego, comparamos la radiación medida con la que creemos que debería llegar a la posición del satélite. A partir de esta diferencia, podemos mejorar nuestra comprensión de cómo las nubes y los aerosoles interactúan con la radiación. Esta información puede incorporarse a los modelos meteorológicos y climáticos.

En octubre del año pasado, publicamos imágenes sinérgicas. Estas demuestran que, solo utilizando ambos sensores activos conjuntamente, se puede obtener una imagen completa de las nubes y los aerosoles, incluyendo su estructura y la parte radiativa. Ya hemos podido observar dónde la atmósfera calienta o enfría el clima terrestre. Este es un resultado preliminar, logrado tan solo seis meses después del lanzamiento, pero los científicos ya están muy entusiasmados. Esto demuestra que la calidad de los sensores es la esperada y que existe una alta probabilidad de obtener los resultados científicos que buscamos. La publicación de los datos de Nivel 1 comenzó en enero, seguida de los de Nivel 2 en marzo. Los resultados ya son muy prometedores.

Uno de los principales retos tras el lanzamiento fue la preparación de nuestras campañas de calibración y validación. Debemos validar y calibrar externamente nuestras mediciones, lo cual podemos lograr utilizando aviones que vuelan bajo el satélite. El satélite es mucho más rápido que un avión: vuela a 7 km por segundo, mientras que el avión vuela a unos 900 km por hora. Es fundamental estar en el lugar correcto en el momento oportuno. Realizamos seis importantes campañas de calibración, fruto de la colaboración entre muchos países europeos y Estados Unidos. Fue un esfuerzo monumental y un excelente ejemplo de colaboración.

Estas campañas requieren una planificación cuidadosa y exhaustiva. Teníamos fechas límite muy bien definidas para que los instrumentos estuvieran listos para comparar mediciones. Esto representó un gran desafío. Las fases preparatorias para el radar, el generador de imágenes y el radiómetro fueron bastante rápidas y nos adelantamos al cronograma, pero el ATLID estuvo listo con tan solo un día de margen. Fue una experiencia muy interesante e intensa. Una vez más, fue una excelente colaboración entre la industria, la ESA y la JAXA.

Para el ATLID, se deben seguir ciertos pasos para garantizar que la luz reflejada por los aerosoles se centre en el telescopio receptor, maximizando así la calidad de la medición. Esto se logró con éxito y los instrumentos estaban tan bien calibrados que fue necesario reajustar los equipos terrestres y aéreos.

El primer lote de datos de Nivel 2 se publicó el 17 de marzo. Se trata de productos de uno y dos sensores. Cuanto más se avanza en la cadena de procesamiento, más sensores se combinan para generar productos. Antes de que finalice el año, publicaremos los productos sinérgicos completos, con sinergia de tres y cuatro sensores. Estos son los próximos hitos importantes.

Dado que debemos volar relativamente bajo, es decir, a 400 km de altitud, el factor limitante de nuestra vida útil es el uso de propulsor. La vida útil nominal de la misión es de tres años desde el lanzamiento, lo que nos llevaría hasta mayo de 2027, pero tenemos indicios de que podría extenderse, sujeto a la aprobación de nuestros Estados miembros, que esperamos obtener.