Wednesday, June 01, 2005

Mi trabajo en la ESA: Lección 1....

Desde que empezé este blog hace un año estando en ESTEC, jamás he explicado en que consiste mi trabajo en la ESA. La razón es sencilla, los temas en los que trabajo son muy especializados y es muy dificil de explicar a alguien que esta fuera....
Al principio cuando me preguntaban intentaba explicarlo, con el tiempo me canse de que no me entendieran y cuando me preguntaban en que trabajaba decía aquello de "Nadie lo sabe, por eso me pagan tanto".
Pero esta vez, quiero hacer una explicación que sea a la vez completa y sencilla. La voy a dividir en varias partes de manera que se puedan ir leyendo poco a poco. Además iré poniendo comentarios en las explicaciones para aclarar ciertos conceptos a diferentes colectivos...

Introdcucción
Trabajo en la misión Soil Moisture and Ocean Salinity, que se trata de una misión de observación terrestre en la que se harán mapas globales de la salinidad del mar, la humedad del suelo, y la cantidad de hielo con una resolución de unos 50 Km. De la salinidad del mar se pueden calcular corrientes, y unido a la información sobre el suelo hacer modelos geoclimaticos con gran precisión.


SMOS

El lanzamiento esta previsto para el 2007, donde el satelite llevará un solo instrumento: el MIRAS (Microwave Interferometric Radiometer) que es sobre el que trabajo yo, y son los 3 brazos largos que se ven en la imagen. El MIRAS es un instrumento unico;jamás se había utilizado esta tecnología para la observación terrestre. En los proximos apartados espero poder explicar como funciona y a que me dedico yo dentro de él.

En esta misión España tiene un papel especialmente relevante, CASA es la encargada de fabricar el MIRAS con un contrato de 68 millones de euros, y buena parte de Science Advisory Group (SAG) de la misión esta formado por gente de la UPC. Francia es la segunda nación en importancia en esta misión. Ellos fabrican el cuerpo del satelite, que es la plataforma Proteus usada en varios satelites. Además a través del Cesbio son el grupo más importante del SAG, además de presidirlo. Por último, Alemania fabricará parte de la electronica situada en el cuerpo del satelite, Finlandia 3 receptores especiales, y Dinamarca realizará buena parte de los tests previos al lanzamiento sobre el MIRAS.

Bien, realizada esta introducción a la misión, centremonos en el MIRAS. Para ello debemos explicar algunos fundamentos, que además suelen ser lo que más interesa a la gente porque es lo más entendible.

La Radiometría
Esta suele ser la única parte que consigo explicar cuando me preguntan en que trabajo, así que espero hacerlo aqui de la mejor manera posible.

Bien, partamos de un concepto básico que la mayoría de gente ignora, y es que todos los cuerpos (sí, todo, una mesa,un boligrafo,una persona, el agua del mar...) emiten energía electromágnetica siempre que esten a más de 0 grados Kelvin (o sea más de -273 grados centigrados).Esta energía es MUY MUY débil, y proviene del propio calor del objeto. La cantidad de energía emitida depende por un lado de la temperatura del objeto, y por otro de su composición. Este último factor en Radiometría lo tenemos en cuenta a través de la llamada emisividad que marca cuanta energía emite un objeto en función de su temperatura.

Comentario para los que no se queden convencidos con el parrafo anterior: Darós cuenta de que no es que el objeto genere ninguna energia, sino que parte de la energia que posee debido a su temperatura la radia en forma de energia electromagnetica. Esta energia a su vez será recibida por otros cuerpos, y el mismo cuerpo recibirá energía de otros.
Tampoco hay que confundir esto con el hecho de que si un objeto esta caliente, se calienta el aire de su alrededor, pues en ese caso, es debido a la ta transmisión directa por contacto del calor, y no a la radiación electromagnetica. Date cuenta que en el caso de la radiación, aunque el objeeto estuviera en el vacio la energia seguiria viajando.
Los únicos ejemplos más o menos caseros que se me ocurren para este fenomeno físico son los siguientes. Coge un metal, vete a la cocina y ponlo al rojo vivo. Apaga en ese instante el fuego y las luces de la cocina. Seguiras viendolo rojo (al menos hasta que se enfrie que es rápido). ¿Por que lo ves si no hay ninguna luz? Porque debido al calor tan intenso esta radiando energía electromagnetica que en el caso del metal y a esas temperaturas entra dentro del espectro visible.


Una vez que ha quedado claro ese concepto, la definición de radiometro es evidente. Es un receptor que se dedica a medir esa energía que emiten los cuerpos. Como la energía es tan débil, son receptores con una enorme ganancia, por ejemplo, en el caso del MIRAS tienen 100dB de ganancia, lo que significa que multiplican la potencia de la señal por 10 mil millones de veces.

Que utilidad tiene medir esa energía, pues bien, si medimos esa energía y conocemos la emisividad del objeto, es inmediato calcular la temperatura a la que se encuentra. Luego ya tenemos un termometro a distancia. Pero en el caso de MIRAS se hace al contrario, se supone que conocemos la temperatura del objeto, y a partir de medir la energia sacamos su emisividad. Como resulta que hemos dicho que la emisividad depende de la composición podemos averiguar la cantidad de sal en el mar y la cantidad de agua (humedad) en el suelo.

Comentario para ingenieros pejigueros: Le temperatura del mar se puede obtener tanto de otros satelites de observación terrestre como de boyas, puesto que su variación es lenta y ademas solo nos interesa una temperatura media puesto que nuestra resolución es del orden de Km. La composición se puede calcular con precisión gracias al hecho de que la frecuencia de trabajo se ha escogido porque en ella la emisividad del mar varia mucho con la salinidad superficial, y lo mismo pasa con la humedad del suelo.

Hasta ahora la radiometría se utilizaba mayoritariamente en astronomía (radioastronomía) donde se utilizaban grandes antenas para medir la radiación proviniente de las estrellas. A finales del siglo pasado comenzaron a aplicarse las mismas técnicas a la observación terrestre. El MIRAS constituirá el radiometro más avanzado jamás usado para la observación terrrestre.

Espero que con esta pequeña lección quede claro lo que es la radiometría y sus aplicaciones. En la proxima lección trataré de explicar en la medida de lo posible la interferometría aplicada a la radiometría.

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Mañana me voy a Madrid a hacer la entrevista con la embajada americana para que vean que no soy un terrorista y me dejen entrar. Deseadme suerte. Ya os contaré el viernes.

7 comments:

Aitor said...

muy interesante todo lo que cuentas, estoy esperando el siguiente articulo :)
por cierto, suerte con la entrevista

FoN said...

Tu trabajo para la ESA parece muy interesante. Podrías decirnos tb, qué aplicaciones son las que utilizas para el diseño e implementación de la funcionalidad del MIRAS?

Por otra parte: suerte con los americanosssss!!!

FoN

Pablo said...

Fon,
sí claro sin problemas, en cuanto llegue a la parte de a que me dedico yo exactamente lo explicaré con algo más de detalle. Pero te doy un adelanto:
Sobre las aplicaciones usadas para el diseño tengo muy poca información puesto que se hace en empresa (Mier y CASA) y hay secreto industrial, pero estoy casi seguro de que para la electronica deben usar ADS.En la parte mecanica se que usan el Autocad para el diseño de planos, pero ignoro que programas usan para el calculo de estructuras.

El control del MIRAS se hace en buena parte via hardware mediante una unidad de control especialmente diseñada (básicamente a base de FPGAs y VHDL), mientras que en la captura y el procesado de datos usamos varias aplicaciones de LabView y el Matlab.

Como ves son todo aplicaciones muy conocidas para los telecos....

Pablo said...

Una corrección, lo que antes he dicho de que usamos LabView y Matlab, es para el prototipo de MIRAS que usamos en las pruebas, evidentemente en el espacio irá todo via Hardware hasta llegar a tierra, y una vez ahi cada grupo cientifico usará lo que le plazca.

Meg said...

Caramba, estoy rodeada de cerebritos... (jejeje). Pues verdad, no he entendido mucho (una, que es de letras puras: de Latín, Griego e Historia del Arte), pero parece un trabajo apasionante. Además, el fin es muy práctico, cosa que no siempre ocurre con la investigación y el desarrollo de la tecnología. Enhorabuena por todo y espero que hayas sabido contestar a lo que te preguntaban en la Embajada de EE.UU. (esa entrevista se merece un comentario aparte).

Anonymous said...

NO LLEVES EL CD DE REINCIDENTES A LA ENTREVISTA!!! ke estos yankis por nada te montan un pollo, jeje

VaNe..

Arthur said...

Pues dices que hablas en marciano, entonces debo hablarlo tambien, porque ademas de ser temas muy interesantes, no tengo problema alguno en entenderte.