SATÉLITES GEODÉSCOSY DE TELEDETECCIÓN

Por Luis PUEYO PANDURO

SATÉLITES GEODÉSICOS

Introducción

La Geodesia es una ciencia y como tal parece lógico asociar la designaciónde satélites geodésicos a una actividad espacial científica y civil. Lasituación real es un poco distinta por el interés militar. Sin entrar en detallesde definición de la Geodesia, es bien conocido que tiene dos objetivosclaros que permiten identificar dos vertientes, la Geodesia geométrica, cuyafinalidad es la determinación de la conf iguracióñ y dimensiones de !a Tierra,y la Geodesia dinámica, cuya finalidad es la determinación del campogravitatorio terrestre.

Es fácil reconocer el interés militar de estos conocimientos, esenciales paraa operación de los misiles estratégicos, en consecuencia hay satélitesgeodésicos civiles, y de la defensa. La aplicación militar se consideraespecialmente en el apartado «Intereses para la Defensa».

No se consideran los métodos geodésicos tradicionales, sino los propios dela Geodesia espacial, que utiliza una herramienta nueva, el satélite, paramejorar la precisión de las medidas geodésicas, sin las limitaciones queimplican las medidas terrestres.

Un satélite a una altitud suficiente puede verse simultáneamente desdevarias referencias geodésicas, lo que permite medir con precisión lasdistancias y mejorar el método tradicional de la triangulación.

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La Geodesia dinámica se beneficia considerablemente del satélite. La órbitade un satélite depende de las fuerzas que actúan sobre él y, recíprocamente,a partir del conocimiento de la órbita, se puede obtener la resultante de lasfuerzas que actúan sobre el satélite, entre las cuales es preponderante lafuerza gravitatoria.

Las dos fuerzas principales que actúan sobra el satélite, a una altitud delorden de 1 .000 km, son la fuerza gravitatoria terrestre y la resistenciaatmosférica. Otras fuerzas menores que causan perturbaciones de la órbitason las atracciones lunar y solar, que se pueden calcular, y otras como lapresión de radiación solar y las fuerzas electrostáticas y electromagnéticasdebidas a la interacción de los campos eléctrico y magnético terrestres conel satélite, que tiene unas propiedades magnéticas y una carga eléctricaacumulada. Estas fuerzas se pueden evaluar sin necesidad de unconocimiento preciso de la órbita.

Los efectos de las dos fuerzas principales se pueden separar considerandoque:— La fuerza gravitatoria terrestre es conservativa (deriva de un potencial) y

la fuerza de resistencia atmosférica es disipativa.— La fuerza gravitatoria depende de la masa y de la distribución de una

masa del satélite y no depende de la Geometría superficial, mientras quela fuerza de resistencia atmosférica depende de la configuración delsatélite.

Estas consideraciones permiten determinar el campo gravitatorio terrestre a

partir de datós de la órbita. Evidentemente, es necesario que la altitud delsatélite sea la suficiente para que la resistencia atmosférica sea suficientemente débil para que no altere la órbita en varias revoluciones (del orden de1 .000 km para un satélite de 1 m de diámetro y 1 0 kg de masa). Para obtenervalores precisos se requiere un conocimiento de la órbita del satéliterespecto al geoide con muy alta precisión.

En el punto siguiente se consideran los procedimientos y dispositivosempleados para este fin.

Procedimientos y dispositivos empleadosLos datos obtenidos con los satélites geodésicos se basan en las medidasde distancia entre el satélite y puntos fijos en tierra en un instante dado, o enmedidas que permitan obtener estas distancias, según las dos vertientesposibles, conociendo la situación precisa del satélite se sitúan puntos entierra mediante observaciones del satélite desde dichos puntos.

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Los procedimientos y dispositivos utilizados han sido muy diversos y hanevolucionado con la finalidad de mejorar la precisión de los resultados. Entodo caso se requiere que por procedimientos pasivos o activos se puedadetectar el satélite, a este fin se puede utilizar como reflector de unailuminación natural o provocada, o como fuente de emisión. Los métodosempleados son los siguientes:

Fotografía

Consiste en la fotografía de la órbita del satélite, iluminado por el Sol,mediante cámaras equipadas con un obturador que se abre y se cierrasegún una consecuencia determinada, de modo que la órbita queda

/ representada por trazas sobre el fondo de estrellas.

En la práctica se utiliza un obturador giratorio delante del objetivo de lacámara.

Instalando cámaras de este tipo en diversos puntos.de referencia, deposición conocida, y en un punto cuyas coordenadas se trata de determinar,éstas se pueden obtener a partir de fotografías simultáneas. En realidad, noes necesaria la simultaneidad, que es difícil de conseguir en la prácticaporque se requeriría un sincronismo perfecto, pero si es necesario conocercon precisión los instantes de apertura y cierre del obturador y enconsecuencia disponer de referencias de tiempo de un reloj electrónico oató mico.

DestellosLa detección por luminosidad del satélite se puede obtener por emisiónluminosa producida en éste. A este fin, el satélite está equipado conlámparas que emiten una secuencia de destellos, mandada desde tierra.La medida del tiempo de transmisión permite determinar la distancia entrelas estimaciones receptoras y el satélite.

Efecto Doppler

La utilización de una fuente de emisión radioeléctrica en el satélite permitedeterminar los parámetros orbitales, utilizando el efecto Doppler en la señalrecibida en una estación de posición conocida.Recíprocamente, a partir del efecto Doppler de la señal recibida en unaestación, emitida con muy alta estabilidad de frecuencia por un satálite, cuyaposición se conoce en función del tiempo, se puede determinar la posiciónde la estación.

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En ambos casos se requieren sólo medidas de frecuencia que se puedenhacer con alta precisión, y en todo momento mientras el satélite es visibledesde la estación (se entiende visibilidad radioeléctrica, se trata de unaoperación todo tiempo).

La ecuaciór básica que relaciona la posición de la estación 7(t) vector deposición con origen en el centro de la Tierra y del satélite (t), vector deposición con el mismo origen con el efecto Doppler, f, es:

= — 12 -- 1 7 (t) —7(t)c dt

Siendo: f0 la frecuencia transmitida y cIa velocidad de la luz.

Esta relación permite:— Determinar F (t), conociendo 7(t) y zf (medida).— Determinar 7(t), conociendo i (t) y f (medida).

En la práctica se requiere introducir correcciones por efectos en latransmisión, principalmente las debidas a la refracción en la troposfera y enla ionosfera y, por supuesto, realizar numerosas medidas para optimizar laprecisión del resultado.

Cronológicamente, con los primeros satélites utilizados sistemáticamente,los del Sistema TRANSIT de navegación, se han empleado los dos procesos,el directo de determinación de órbita y el inverso de determinación deposición de estación, fija (Geodesia) y móvil (Navegación).

A continuación se expone una breve descripción de la operación delsistema.

El satélite Transit se inyecta en una órbita aproximadamente circular aunos 900 km de altitud.

— El satélite emite una señal radioeléctrica que se recibe en variasestaciones de tierra cuya posición es conocida con precisión.

— Estas estaciones determinan los datos de efecto Doppler, los digitalizany los transmiten a un centro de cálculo.

— El centro de cálculo determina los parámetros orbitales y los transmite auna estación de inyección (de datos).

— La estación de inyección almacena los datos orbitales hasta que elsatélite está en su zona de cobertura, entonces transmite los datosorbitales al satélite que los almacena en su memoria.,

— El satélite transmite sus datos orbitales con una secuencia lenta (porejemplo, cada minuto).

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— La estación, fija o móvil, cuya posición se trata de determinar, recibeestos datos y mide el efecto Doppler comparando la frecuencia de laseñal recibida con la de un oscilador local de alta precisión. La operaciónes pasiva, como se requiere para la navegación militar.

— El proceso se repite en cada órbita inyectando en el satélite los nuevosparámetros orbitales.

El cálculo en la estación permite determinar su posición respecto al satélite(cuya posición es conocida en cada instante por sus parámetros orbitales)y en consecuencia respecto al ¿entro de la Tierra.

Láser

Este procedimiento se basa en la medida precisa del tiempo de propagaciónde un impulso láser emitido en tierra y reflejado en un retroref lector a bordodel satélite. Se requiere un conocimiento preciso de las coordenadasgeodésicas del emisor. Con varias observaciones del satélite en diversasposiciones se obtienen los parámetros orbitales.

Hay numerosas estaciones láser con precisiones de medida entre 3 cm y1 m, en particular, en España hay una en San Fernando con precisión demedida de 1 m, lnterkosmos dispone de un conjunto de 1 2 estaciones conprecisiones entre 0,6 m y 1 ,5 m.

Este procedimiento se ha utilizado para medir la distancia entre la Tierra y laLuna, en las misiones Apolo 11, 1 4 y 1 5 se han depositado retroref lectoresen la superficie lunar (Lunar Laser Retroreflector Experiment) y también lohan hecho las naves automáticas soviéticas Luna 1 7 y 21.

Altímetro radar

Este procedimiento se utiliza para determinar la topografía del mar. Consisteen el envío de un impulso radioeléctrico desde el satélite en la dirección dela vertical y en la medida del tiempo de recepción del eco reflejado por lasuperficie marina. A partir del conocimiento del tiempo, sabiendo que latransmisión se hace a la velocidad de la luz, se determina la altura delsatélite sobre la superficie reflectora.

Esta operación sería simple si la superficie marina fuera estacionaria, peroevidentemente la existencia de olas complica el proceso de interpretación.En consecuencia es necesario combinar esta operación con otra quepermita determinar la altura de las olas a fin de obtener entre ambasmedidas el nivel medio del geoide marino, que presenta montes y valles, que

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se pueden correlacionar con el campo gravitatorio local y con el efecto deatracción lunar.

Para este fin se utiliza también instrumentación de microondas, el disersómetro de microondas, basado en la reflexión múltiple debida a la rugosidadque presenta la superficie del mar con el oleaje.

Satélites

Aunque se han utilizado numerosos satélites dedicados exclusivamente aGeodesia, los satélites dedicados a la Geodinámica o en general a laGeofísica tienen también aplicación a la Geodesia y en particular lossatélites de navegación también se pueden utilizar con fines geodésicos. ElSistema de navegación americano TRANIST se ha utilizado con este fin,mediante medidas basadas en el efecto Doppler en la transmisión desde elsatélite al receptor en la superficie terrestre, y también con este fin se puedeutilizar el Sistema más avanzado GPS.

Se hace notar •que hay diferencias operativas entre la Navegación y laGeodesia. La Navegación requiere el conocimiento de la posición respectoal punto de partida y al de llegada en tiempo real, mientras la Geodesiarequiere la información de posición respecto a puntos conocidos de unsistema de referencia, con mayor precisión pero sin el requerimiento deltiempo real.

Precisamente las primeras aplicaciones de Geodesia espacial se hanrealizado con los satélites del Sistema de navegación TRANSIT, Transit 1 B(1960) hasta Transit 5B (1 963), los posteriores del sistema se han empleadosóló para navegación.

Entre los satélites mencionados, se puso en órbita el satélite Echo 1(1960),reflector pasivo de telecomunicaciones constituido por un globo metalizadode 30 m de diámetro que, iluminado por el Sol, fue una magnífica referenciavisible, como una estrella de magnitud 2, que constituyó un excelente mediode aplicación del método de cámaras para la triangulación. Esta experienciase continuó en el satélite Echo 2, aún mayor (41 m de diámetro), inyectadoen órbita en el año 1 964.

Antes de este lanzamiento se puso en órbita el primer satélite dedicado aGeodesia, el Anna 1 B.

Este satélite era demasiado pequeño (161 kg) para que pudiera ser visiblepor la reflexión de la luz solar, por lo que utilizó un sistema de destellosproducidos por 4 lámparás de xenon que operaban por telemando.

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Se obtenían así series de 5 destellos, la alimentación se conseguía con unabatería que se cargaba mediante células solares, pero la capacidad era muyreducida y no se podrían obtener más de 20 iluminaciones al día en valormedio, dependiendo del consumo, y en consecuencia no programables.

El primer programa geodésico, exclusivo de la Defensa (que ya habíaparticipado en el satélite Anna) ha sido el SECOR (Sequentian CollationRange) del Ejército americano, basado en el empleo de satélites radioeléctricos muy pequeños (20 kg) equipados con un repetidor. Las órbitas hansido muy variables, aproximadamente entre unos 950 km y 3.600 km dealtitud.La operación del sistema se basaba en la utilización de 3 estaciones enposición conocida que constituían el triángulo de referencia. Las observaciones simultáneas del satélite cuando estaba alto sobre el horizonte desdeestas estaciones y desde una cuarta estación de coordenadas desconocidas,permitía obtener estas coordenadas sin necesidad de conocer la órbita delsatélite.

Cuando la visibilidad no era posible desde las 4 estaciones se utilizaba elmétodo orbital. A partir de las observaciones desde el triángulo de referenciase obtenían los parámetros orbitales. Conociendo la órbita la cuarta estaciónse podría situar a partir de las observaciones del satélite en las siguientesórbitas, es decir utilizando el satélite como si fuera de navegación.

Este procedimiento se ha utilizado ampliamente en los Estados Unidos conlos satélites Secor.

El equipo de tierra comprendía el emisor de radiofrecuencia, el receptor delas señales del satélite y el registrador de estas señales y de las de un relojelectrónico.

El ritmo de operación era muy rápido, en los 6 minutos en que podíainterrograrse el satélité en cada paso (en órbita baja) se podían hacer unas30.000 medidas.

El Programa se terminó con el Secor 13 en el año 1969, si bien el añosiguiente se puso en órbita un satélite similar que se designó Topo 1.

• Antes de terminar el Programa SECOR en los Estados Unidos se inició otroPrograma, el GEOS, con satélites de mayores dimensiones (175 kg),desarrollados por la Universidad John Hopkins para la Marina.

El primer satélite Geos 1 se puso en órbita en el año 1965.

En estos satélites se han utilizado los métodos de medida de Geodesia,

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Dopper y Láser, lo que ha permitido comparar estas técnicas. La técnica deláser ya se había utilizado experimentalmente en los satélites Explorer 22y 27..

Este Programa se ha continuado con los satélites Geos 2 y Geos 3, esteúltimo equipado con un altímetro radar para la determinación de latopografía marina, con una precisión de medida en distancia de 70 mmdesde 1 .000 km. Con este satélite se ha podido determinar el nivel medio dela superficie marina y en consecuencia el campo gravitatorio del geoide enlas zonas cubiertas por océanos y mares.

Este tipo de medidas se superaría con el satélite Seasat 1, tambiénequipado con altímetro radar, con una precisión de medida de distanciade 2Ó mm.

En Francia, país con gran tradición en Geodesia, se iniciaron las actividadesde geodesia con medidas efectuadas con el satélite Echo 1 para enlazar lasredes geodésicas europea y africana.

El primer satélite francés, Diapason, se inyectó eh órbita en 1 966. En estesatélite se utilizó la técnica radiogeodésica, un cuarzo a bordo del satélite,mantenido en una cápsula a temperatura constante mediante un termostatode alta precisión, controlaba dos emisores ultraestables que operaban afrecuencias de 149, 370, 970 y 399, 920 MHz.

El Programa se ha continuado con los satélites Diademe 1 y 2, inyectados enórbita en 1967 utilizando la técnica láser. El satélite Diademe era el mismosatélite Diapason en el que se habián instalado 144 reflectores láser.

El siguiente satélite, Starlette (1975), se basaba en el mismo principio,estaba constituido por una esfera densa cubierta con reflectores.

Desde el principio del acceso al Espacio se verificó la existencia deirregularidades del Globo terrestre y en consecuencia del potencialgravitatorio que producían perturbaciones de las órbitas de los satélites, queya se pusieron en evidencia con los satélites Sputnik 2 y Vanguard 1

Con estos satélites ya se pudieron obtener los primeros datos precisos delpotencial gravitatorio y del achatamiento de la Tierra (1/298, 35, en lugar delvalor estimado hasta entonces en 1/297). También se pudo comprobar queel achatamiento es mayor en el hemisferio Sur que en el Norte, lo que se haexpresado vulgarmente diciendo que (<la Tierra tiene forma de pera», asícomo la existencia en la superficie marina de montes y valles comoconsecuencia de las anomalías gravitatorias.

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Estos resultados se confirmaron con mayor précisión en las medidas con los.satélites Pageos 1 (Passive Geodetic Earth Orbit Satellite) (1966), satéliteglobo de 30,5 m de diámetro en órbita inicial a 4.200 km de altitud 87 gradosde inclinación y Geos 2 (1968).

Se menciona también el satélite francés Castor, equipado con un acelerómetroCactus, basado en una esfera de rodio-platino suspendida electrostáticamentepor 3 electrodos, que entre los años 1 975 y 1 979 midió con alta precisión lasperturbaciones debidas al potencial terrestre, a la resistencia atmosférica ya la presión de radiación solar.

Otro satélite, el Lageos 1 (1976), basado en el mismo principio que elStarlette, aunque mucho mayor y más pesado se ha inyectado en una órbitaa 5.900 km de altitud en la que permanecerá millones de años. En el año1 987 se ha lanzado un segundo Lagéos. Estos satélites y los satélites Geosson la principal fuente de datos geodésicos en la actualidad, tanto para lageodesia geométrica como para la obtención de datos geodinámiáos.

En 1 985 la Marina americana inyectó en órbita el satélite Geosat (Geodetic’and Geophysical Satellite), equipado con un altímetro radar para laobtención de datos de topografía marina y para mejorar el modelo del campoSgravitatorio terrestre.

La técnica de altimetría radar ya se había utilizado en otros satélites y enparticular en el satélite de Teledetección oceanográfico Seasa 1, tambiénequipado con reflectores láser. Aunque los datos aportados por este satélitehan sido excelentes, su existeñcia se ha limitado a 3 meses.

La identificación de satélites que han permitido la obtención de datosgeodésicos ha conducido a considerar un colectivo más amplio, que el delos satélites de Geodesia y ha hecho aparecer satélites de Geodinámica yen genera,l de Geofísica, así como los satélites de Navegación. Este grupose puede ampliar aún más porque los satélites de Teledetección que iniciaronsus actividades con sensores en el visible y en el infrarrojo (que si bien nohan tenido valor para la Geodesia si lo han tenido para la Cártografía de lospaíses del Tercer Mundo muy deficientes en este aspecto), han ampliado suobservación al campo de las microondas y de los sensores activos yespecíficamente a la utilización de la altimetría radar.

El altímetro radar ha sido una herramienta muy valiosa para el’, estudio delgeoide cubierto pór el agua porque permite obtener la distancia verticalentre la superficie mrina y el satélite con una precisión de milímetros y enconsecuencia estudiar la Topografía marina y el campo gravitatorio con la

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ventaja, respecto a otros procedimientos utilizados en la Geodesia espacial,dé que elradar es un sistema todo tiempo.

Los satélites Geos 3, Seasat 1 y Geosat han utilizado esta instrumentacióny han suministrado datos muy precisos, en particular han permitido obteneruna representación del campo gravitatorio de alta resolución, hasta elArmónico 36.

Por último se mencionan, dos satélites que se inyectarán en órbitapróximamente, el satélite Topex de la NASA dedicado a la Topografía marinacon altímetro radar, en el que se instalará también un altímetro francésexperimental que utiliza una tecnología nueva (Poseidon) y el satélite Ers 1,primer satélite de Teledetección de ESA, que también llevará un altímetroradar, con la considerable ventaja sobre Seasat 1 de que podrá realizarmedidas topográficas sobre hielo, con una precisión de 10 mm.

Aplicaciones

Como se ha expuesto en el punto anterior, aunque se puede mencionar queha existido una primera generación de satélites dedicados a la Geodesia,posteriormente los datos geodésicos se han obtenido en general de satélitesde aplicaciones más amplias en el campo de la Geofísica, especialmente dela Geodinámia, que estudia los movimientos de la Tierra y en particular eldesplazamiento de las placas o actividad tectónica y recientemente deTeledetección con la aplicación de la Topografía marina.

Todos los datos para unas y otras aplicaciones están dirigidos alconocimiento de la Tierra en numerosos aspectos, por lo que al relacionarlas aplicaciones de la Geodesia espacial és coherente incluir algunasasociadas que son objeto de determinaciones simultáneas con los mismossatélites.

A continuación se relacionan las aplicaciones más importantes:— Determinación de la configuración y dimensiones de la Tierra.— Establecimiento de redes geodésicas. Enlace geodésico entre conti

nentes.— Determinación del potencial gravitatorio terrestre.— Determinación de desplazamientos de placas y de desplazamientos de

los continentes.— Determinación de la orientación de la Tierra respecto a un sistema

inercial. Movimiento del eje polar de la Tierra, determinación de losmodelos de precisión y mutación.

— Topografía del nivel del mar.

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Interés para la Defensa

La Geodesia tiene un interés excepcional para la Defensa, que tradicionalmente ha utilizado los datos geodésicos para situar con precisión losobjetivos militares, para aplicaciones específicas como el bombardeo áereoo para la artillería de largo alcance, para lo que ha sido suficiente laGeodesia geométrica.

La aparición en el arsenal militar de los Misiles Estratégicos de AlcanceIntercontinental (ICBM), o de Alcance Medio Lanzados desde Submarino(SLBM) ha realzado el interés de la Geodesia, en toda su amplitud, como unaciencia de aplicación directa y esencial para la operación de estos misiles.

Considerando que estos misiles atacan blancos fijos, que utilizan un sistemade guiado inercial y que se requiere una alta, precisión de entrega (que haevolucionado al mismo tiempo que los sistemas de guiado y que las ojivas:RV, MRV, MIRV, MARV, AMARV), el análisis del modo de operación pone demanifiesto la importancia de los datos geodésicos.

La trayectoria del misil se compone de tres partes bien diferenciadas:Primera. Trayectoria hasta la inyección de la ojiva nuclear o del elemento(bus) soporte de ojivas nucleares (Sistemas MIRV, MARV y AMARV).

Esta parte de la trayectoria se compone de los segmentos recorridosdurante las fases propulsadas y de los que, eventualmente, se recorran sin’propulsión entre las fases de propulsión. Se trata de una parte de latrayectoria guiada con un sistema de guiado inercial.

El sistema de inercia obtiene los datos de navegación basados en la dobleintegración de la ecuación, en ejes ¡nerciales.

R

Siendo: Á la aceleración vectorial del empuje, medida a bordo conacelerómetros, tres acelerómetros según 3 ejes ortogonales cuyas orientaciones respecto a los ejes ¡nerciales se obtienen mediante una referencia deactitud, plataforma inercial o sistema de ejes referidos al vehículo (Sistemastrap-down) y la aceleración gravitatoria calcLada mediante un computadora bordo, alimentado con los datos de posición R, longitud, latitud y distanciaal centro de la Tierra) obtenidos del bucle de navegación y utilizando unmodelé matemático para basado en los mejores datos suministrados porla Geodesia dinámica.

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La integración de la ecuación requiere, además de un conocimiento precisodel tiempo, el conocimiento preciso de las condiciones iniciales, R0 y R0, esdecir datos típicosgeodésicos, que comprenden datos geométricos(R0) eincluso de la velocidad de rotación dé aTierra que entra en R0.

A partir de los datos de navegación y utilizando las ecuaciones de guiado,que implican el conocimiento preciso de RT, posición del blanco, conocidacon precisión geodésica (dato sumimstrado por la Geodesia geométrica) seobtiene la velocidad requerida VR (R, t), a cuyo fin es necesrio conocer latrayectoria orbital o balística generada por la interrupción de la combustión en cada punto del espacio (R, t), y como se trata de una trayectoriaregida por la atracción gravitatoria se requiere un conocimiento preciso delpoteñcial gravitatorio (Geodesia dinámica) para el cálculo de la velocidadrequerida.

A partir de VR se genera la señal de error: VG VR — , siendo V la velocidaddel misil obtenida por el sistema de navegación inercial. Utilizando las leyesde dirección., alimentadas por VG, se aplican las órdenes de cambio deactitud hasta que se anula VG, instante en el que se corta la combustión yse inicia la trayectoria balística.

Segunda. Trayectoria balística. Esta parte de la trayectoria, que es la másextensa, es una trayectoria orbital, regida esencialmente por la atracciónterrestre y afectada por perturbaciones debidas a la atmósfera residual, a lapresión de radiación solar, a la atracción lunar y solar, etc.

En las primeras generaciones de misiles estratégicos,. con sistemas deinercia poco precisos, la trayectoria era balística pura, de modo que loserrores de inyección se propagan en el resto de la trayectoria, de manera quela precisión de entrega era reducida, lo que conducía a una doctrina deempleo basado en objetivos de gran extensión y en ojivas nucleares de muyalta potencia (hasta 24 megatones). Fue la época del equilibrio del terror. Laevolución hacia Sistemas más sofisticados (MIRV) y Sistemas de guiadoinercial más precisos ha conducido a una situación diferente. El soporte(bus) de ojivas MIRV, que desprende las ojivas sobre los diversos objetivos,es un lemento equipado cón un sistema de guiado inercial y con un sistemade propulsión de empuje reducido, que permite la corrección de trayectoriay determina los ihstntes de desprendimiento de las ojivas. Para estasoperaciones se réquiere el conocimiento preciso de datos geodésicos,geométricos y dinámicos.

Tercera. Trayectoria de reentrada. Esta parte final de la trayectoria, através de la atmósfera, en la que las ojivas están sometidas a las severas

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solicitaciones de deceleración y térmicas se produce una acción de laatmósfera que afecta a la trayectoria. La predicción de este efecto se basaen el mejór conocimiento del efecto del proceso de reentrada y en unmodelo atmosférico. Siendo la atmósfera un medio dinámico con variacionesen el espacio yen el tiempo, evidentemente la acción atmosférica real serádiferente a la supuesta, por lo que se producirán errores en el encuentro conel objetivo, principalmente debidos a las ráfagas. Este efecto es una causamás de errores que afectan a las ojivas RV, MRV, y MIRV, pero que sesupera con los Sistemas MARV, AMAAV, que con su capacidad de maniobray sistema inercial integrado, pueden dirigirse al objetivo, incluso en unatrayectoria rasante para dificultar la acción de un posible sistema interceptor.

En el caso de empleo de SLBM se plantea un problema adicional y es lanecesidad de determinar con precisión geodésica la posición del submarinoplataforma de lanzamiento, para seguir un proceso similar al descrito.

•En este caso se combinan dos actividades que tienen en común ladeterminación de posición de elementos móviles (Navegación, que ademásdetermina el vector velocidad) y de puntos fijos en la Tierra (Geodesia). LaNavegación es otro proceso, que aquí no se considera, también resuelto enla actualidad con Sistemas de satélites (Transit, Gps, Glonass), que implicanen enlace satélite-submarino que en ciertas situaciones operativas puedeimplicar un riesgo (aunque sólo emerja una antena) y con sistemas deinercia que permiten la situación precisa del submarino sumergido, si biense requiere una verificación periódicamente para eliminar los erroresacumulativos del sistema inercial, esta operación que requiere la emersióndel submarino, se puede realizar en las situaciones de riesgo mínimo.

Un caso similar, aunque con la diferencia de la duración de la misión (quepuede ser muy prolongada en inmersión para un submarino nuclear) sepresenta en el caso del bombardeo aéreo para el que los datos denavegación son esenciales. -

Estas circunstancias explican el hecho de que la Geodesia haya sidodurante cierto tiempo un monopolio de la Defensa, que guardaba celosamentelas últimas cifras decimales de las medidas, por lo que al nivel civil se hautilizado una cartografía defectuosa, con errores sistemáticos, detectadospor los pilotos de las líneas aéreas, de unos 8 km entre París y Nueva Yorky de unos 30 km entre París y Pekín.

Se ha mencionado entre los satélites de primera generación el denominadoAnna. Este satélite se desarrolló como un programa conjunto de Army, dea Navy y de la NASA, que con sus iniciales formaron su nombre, en

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consecuencia fue un prçgrama híbrido militar-civil (NASA), que deberíasuministrar datos geodésicos para ambos colectivos. Sin embargo, el DOD,reconociendo a posteriori la importancia militar de los datos geodésicos,bloqueó su distribución durante algún tiempo, impidiendo el acceso de la¿omunidad civil y, por supuesto, de los enemigos potenciales, a los datos.

Esta situación se superó pronto, porque los requerimientos de precisión dela Ciencia son superiores y se han desarrollado satélites científicos en otrospaíses cuyos datos eran accesibles a la comunidad científica. En particularFrancia ha sido un país muy activo en Geodesia y actualmente lasprevisiones sobre satélites geodésicos y geofísicos permitirán obtener datoscon una precisión muy superior a la requerida por la Defensa.

SATÉLITES DE TELEDETECCIÓN

Introducción. Principios físicos

La Teledetección que, como indica su denominación es la detección adistancia, consiste en la obtención de información sobre una materia desdeun punto remoto.

La aplicación espacial utiliza como plataforma de observación un satélite,soporte de la instrumentación de observación, y el medio observado es laTierra. Evidentemente se pueden utilizar otro tipo de plataformas, elevadassobre la Tierra, para realizar las observaciones como una aeronave o unglobo.

El avión, que se utiliza ampliamente para observaciones locales, ofrece laventaja de que puede sobrevolar las zonas a observar con la altitud de vueloapropiada a la cobertura y resolución deseadas y de permitir la repetición delas observaciones en condiciones diferentes.

El globo, aunque se ha utilizado como plataforma experimental, sigue unatrayectoria determinada por el régimen de vientos, de modo que no esadecuado para asegurar el sobrevuelo de las zonas seleccionadas, por loque carece de interés práctico.

El satélite, que permite una cobertura global y la repetición de observaciones,lo que es esencial para el estudio de procesos evolutivos, es la plataformaideal para esta aplicación.

La información que se obtiene de los objetos a distancia, se basa en lacaptación de la radiación, propia o reflejada, procedente de ellos.

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Aunque la utilización del Espacio para este fin es una aplicación reciente, yaexistía el precedente de la Astronomía y la Astrofísica, cuyos conocimientosse han basado tradicionalmente en la obtención de información de los astrosa gran distancia, distancias planetarias y estelares, con instrumentación detierra receptora de la radiación, propia o reflejada, procedente de los astros,que deja pasar la atmósfera hasta la superficie terrestre, en consecuencialimitada a la parte del espectro electromagnético constituida por el ¡ntervalovisible, las ventanas de infrarrojo y las ondas radioeléctricas (Radioastronomía).El acceso al Espacio ha permitido abrir el campo de observación a latotalidad del espectro, e incluso el acceso directo o la observación próximade los astros del sistema solar. Cuando el astro observado es la Tierra, quees la aplicación de la Teledetección, el instrumento receptor encuentra lamisma limitación espectral, debido a la presencia de la atmósfera, que losinstrumentos astronómicos, sin embargo, no sólo utiliza la radiación natural,emitida o reflejada, sino también la reflexión de una radiación artificial(radar).La radiación procedente de la Tierra se compone de:— La radiación emitida, según la Ley de Stefan Bolzman; como todos los

cuerpos a temperatura superior al cero absoluto, con una distribución enel espeótro que sigue la Ley de Planck y está afectada por lascaracterísticas de emisividad del material radiante.

— La radiación reflejada de la iluminación solar, afectada por las características de reflectividad del material.

El nivel de energía de la radiación emitida es muy superior al de la reflejadade la iluminación solar para longitudes de onda bajas, inferiores a 3,5 micrasy es dominante en el infrarrojo térmico, de 8 a 1 3 micras.

Cuando se utiliza una radiación provocada (radar) para obtener informaciónpor reflexión, evidentemente también afectada por las características dereflectividad del material, el sistema es de operación en todo tiempo. Estetipo de sistema es especialmente adecuado para la observación de zonascon cobertura de nubes persistente y evidentemente para observacionesnocturnas.

Los 2 tipos de sistemas, los que utilizan radiación natural y [os que utilizanradiación artificial se denominan respectivamente pasivo y activo.

En todos los casos se ha puesto de manifiesto la intervención decaracterísticas propias del material observado lo que constituye una basepara la discriminación de materiales.

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La radiación procedente de la superficie terrestre se recibe, después deatravesar la atmósfera, en sensores instalados a bordo del satélite. Esteproceso implica limitaciones, de carácter natural y de carácter técnico.

En primer lugar la radiación específica de un objeto tiene niveles de energíadependientes de la longitud de onda, de modo que hay intervalos de longitudde onda preferenciales para la observación.

La transmisión a través de la atmósfera implica un proceso de observaciónque limita los intervalos de longitud de onda que atraviesan la atmósfera,figura 1.

Los sensores tienen unos límites específicos de longitud de onda deoperación, de modo que también presentan limitaciones respecto a lainformación que pueden obtener. Los sensores miden la energía electromagnética radiada por la zona definida por el ángulo de campo instantáneo,que llega al sensor, es decir degradada por la atenuación debida a ladistancia y a la absorción atmosférica, en el intervalo del espectro desenSibilidad del detector.

La mayor limitación que presenta la atmósfera es la absorción de laradiación infrarroja, principalmente por las moléculas triatónicas H2Q, CO2 y03 y por los aerosoles en ciertos intervalos de longitud de onda.

Se hace notar que así como el vapor de agua y el dióxido de carbonoafectan también a las observaciones desde avión, el ozono no las afectadebido a que el avión vuela por debado de la capa de ozono (20-25 km), enla que se concentra este componente atmosférico.

Figura 1.—Longitudes de onda que atraviesan la atmósfera.

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La absorción atmosférica conduce a clasificar las bandas del espectroadecuadas para la Teledetección:— De 0,3 a 1 ,3 micras, comprende el intervalo visible (0,4-0,7 micras) y

parte del infrarrojo próximo, esta banda está afectada por la absorcióndel H2Q,

— De 1,5 a 1,8 micras.— De 2 a 2,4 micras.

En estas 3 primeras bandas la reflexión de la radiación solar es dominante.— De 3,5 a 4,2 micras, en esta banda de reflexión de la radiación solar y la

emisión terrestre son del mismo orden de magnitud.— 4,9 micras, banda muy estrecha y en consecuencia poco utilizada.— De 8 a 13 micras, banda del infrarrojo térmico, en esta banda que

presenta una zona de absorción importante alrededor de 9,6 micrasdebida al ozono, la radiación solar es despreciable.

Las características de reflectividad y emisividad son propias de cadamateria de modo que la radiación recibida caracteriza a esta materia yconstituye lo que se denomina la firma espectral, porque permite estableceruna correlación entre la radiación recibida y la materia de la que procede,procedimiento de gran valor para la identificación del tipo de materiaexistente en la zona observada.

Dispositivos y procedimientos utilizados

Los dispositivos utilizados para obténer la información del terreno sonsensores, constituidos por elementos detectores sensibles a la radiaciónprocedente del área observada (natural o provocada), que transforman estaradiación en impresión-de material fotográfico o en señales eléctricás segúnel tipo de detector utilizado.

La información recibida en el satélite se debe transmitir a tierra, donde seprocede a su explotación. La transmisión es radioeléctrica de modo que enel caso de obtención de fotografía se requiere una transformación previa dela imagen en señales eléctricas (excepcionalmente en algunos satélites dereconocimiento militar la transmisión se realiza enviando directamente atierra la película impresionada para evitar su degradación, utilizando unacápsula que reentra en la atmósfera y después desciende con paracaídassiendo recuperada en el aire por un avión).

La transmisión radioeléctrica requiere previamente un procesado de datos abordo mediante una operación de muestreo y codificación para constituir la

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señal de transmisión. La transmisión se puede realizar a ciertas estacionesde tierra, en cuyo caso es necesario grabar en cinta las señales para sutransmisión durante el paso sobre una estación, o bien se puede transmitira un satélite relé en órbita geoestacionaria (TDRSS), que a su vez hace latransmisión directamente a tierra o a través de otro satélite del Sistema.

El registro a bordo implica la utilización de un elemento, el registrador, queha demostrado ser el elemento menos fiable que interviene en el proceso.

En consecuencia, el proceso de adquisición de datos, es decir, hasta que losdatos llegan a manos del usuario comprende:— Recepción de datos en el sensor.— Muestreo y codificación a bordo.— Registro.— Transmisión a estación de tierra o a satélite.— Recepción en estación de tierra-registro-entrega al usuario.

Excepcionalmente se ha utilizado la transmisión en tiempo real en algúnsatélite de carácter experimental como el Hcmm (Heat Capacity MappingMission), cuyos datos se han recibido en la siguiente red de estaciones:Fairbanks, Goldstone, Greenbelt y Merrit Island en los Estados Unidos,Lannion (Francia), Orroral (Australia) y Madrid.

Con la fase identificada como entrega de datos al usuario se inicia otroproceso que se termina con la explotación de resultados.

Sensores

Los sensores son dispositivos sensibles a la radiación procedente de losobjetivos observados, esta radiación puede ser natural, que es la detectadapor los sensores pasivos, o provocada, por ejemplo con radar o láser, eneste caso los sensores de denominan activos.

A continuación se consideran los dos grupos de sensores.

Sensores pasivos

Los sensores pasivos son de dos tipos:— Película sensible (intervalo visible del espectro y parte del infrarrojo

próximo, hasta 0,9 micras).— Sensores electroópticos.

La película sensible es un tipo de sensor ampliamente utilizado en satélitesle reconocimiento militar, pero no se utiliza en los satélites civiles de

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Teledetección porque la película es un elemento consumible que limita lavida operativa del satélite.

Excepcionalmente se ha utilizado en misiones tripuladas, de corta duración(cámara métrica en Spacelab) o de larga duración como en misiones delSkaylab o de las naves tripuladas soviéticas, en las que la observaciónterrestre es una de las múltiples operaciones a realizar, y en las que elespacio disponible y la presencia humana facilitan el almacenamiento depelícula y la carga de la cámara.

La consideración de la película permite introducir el concepto de «resoluciónespacial», que caracteriza la actuación de los sensores y que correspondeal objeto más pequeño que puede.captar el sensor.

La resolución R depende de diversos factores y está dada por la expresión,para observación vertical:

R=—- P

Siendo H la altura de la observación, f la distancia focal del sistema y P ladimensión mínima del elemento de imagen en el plano focal.

Este elemento (pixel) en el caso de utilización de película fotográfica estádeterminado por la granulometría de la película, o lo que es equivalente, porel número de líneas por milímetro que se pueden grabar en la película. Sieste número es n, es:

yn fn

para un sistema fotográfico.

Las cámaras pueden ser monoespectrales, cuando registran el espectroglobal de sensibilidad de la película o multiespectral cuando registran el flujode radiación en bandas separadas. Este tipo de instrumento es de granutilidad, tanto para observaciones de reconocimiento militar como enTeledetección. Su realización práctica se consigue, o bien montando enparalelo diversas cámaras, con filtros adecuados a las longitudes de ondaseleccionadas, que observan la misma escena, o bien utilizando películascon capas de emulsiones diferentes, sensibles a bandas de longitudespecíficas, que reproducen una imagen del terreno en falso color.

Esta aplicación conduce a la definición de la «resolución espectral>) quecorresponde al ancho de banda del espectro registrado para cada longitudde onda, o cada canal, del instrumento.

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Los sensores electroópticos son dispositivos constituidos por un sistemaóptico que recibe los haces emitidos por los diferentes elementos de unaescena y los dirigen a detectores que transforman la energía recibida enseñal eléctrica, por efecto termoeléctrico o por efecto fotoeléctrico (en estecaso el detector requiere refrigeración).

Las magnitudes características de estos sensores son:— Detectividad específica, dada por:

0= ‘ s,/Adif

siendo:V: tensión cuando el detector recibe la potencia P.Vv: tensión en vacío.Ad: superficie sensible a la detección.f: banda pasante.

— Respuesta espectral, dada por la derivada:

R= dOdX

— Constante de tiempo, tiempo de integración mínimo necesario para unamedida fiable.

En este grupo de sensores se incluyen los siguientes:Cámaras de tubos de imágenes: el sistema óptico de la cámara filtra yenfoca la radiación recibida en un elemento sensible, como una capa defósforo, que conserva durante cierto tiempo la imagen impresionada y sehace un barrido electrónico de la imagen que genera una señal de video quememoriza la imagen.

Un ejemplo de este tipo de sensor es el RBV (Return Beam Vidicon) utilizadoen los primeros satélites Landsat.

Radiómetros. estos dispositivos miden la potencia de la radiación incidente,relativa o absoluta por comparación con la radiación de un cuerpo negrocalibrado.

Los radiómetros pueden ser mono o multiespectrales y de los dos tipos:— Radiómetros de medida global, que no producen imagen.

Los instrumentos típicos son los espectrómetros y los polarímetros.— Radiómetros de barrido (escáner), que producen imágenes (mono o

multiespectral).

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Son los instrumentos más utilizados en los satélites de Teledetección, envisible e infrarrojo.

El barrido se puede hacer del terreno o de la imagen formada por la ópticadel sensor.

En el MSS (Multiespectral Scanner) se hace una combinación de unmovimiento alternativo de rotación perpendicular a la traza del satélite y deldesplazamiento del satélite según su traza. La imagen se genera ptr lacomposición de las líneas barridas sucesivamente, figura 2.

En el caso del satélite Spot el barrido se debe al movimiento del satélite y seutilizan detectores yuxtapuestos perpendicularmente al desplazamiento, enun número muy elevado para observar la anchura del campo en el suelo,cada uno barre una línea en el suelo paralela a la traza, figura 3, p. 90.

Sistema óptico

por canal

Espejo de barrido

-Campo de visión

Oeste

Sur

Seis líneas de barridopor canal

Trazade la órbita

Figura 2.—El MSS.

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Figura 3.—Satélite Spot.

Sensores activos

El sensor activo más representativo es el radar, que presenta la ventajaoperativa de ser un sensor todo tiempo e independiza la operación .dél factoriluminación solar, que influye considerablemente en las imágenes fotográficas,así como de la influencia de las características variables de la atmósfera. Sinembargo, el radar en su concepción clásica presenta el grave inconvenientede que su resolución, para un equipoinstalado en un satélite, con la evidentelimitación dimensional de la antena, y a la gran distancia de la zonaobservada que impone la órbita, es inadecuada para la identificación de losobjetivos observados.

Es natural que tanto el reconocimiento militar como la Teledetección seinteresara por este tipo de sensor y desde los años 50 se inició el desarrollode equipos de avión con este fin, pero la deficiente resolución, incluso desdeavión, y por supuesto inaceptable para satélite, hizo desistir del empleo delradar convencional. Sin embargo el desarrollo posterior del radar deabertura sintética ha revolucionado esta aplicación y ha hecho posible suempleo en satélites.El principio de operación del radar embarcado es simple. Consideremos unmóvil (avión, satélite) que se desplaza a lo largo de una trayectoria rectilínea

Desplazamientodel satélite

Campo en el suelo

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a velocidad constante y (trayectoria asimilable a un segmento de órbita),figura 4.

Su antena de radar está instalada de modo que radía en la direcciónperpendicular al desplazamiento.

Este radar, de observación lateral se denomina SRL (Side Looking Radar)

La anchura del haz de la antena; de dimensión D es:

0=

Siendo X la longitud de onda de la radiación emitida y K un factor que varíaentre 0,9 y 1,3 y que, a efectos de simplicación se considera con valor 1.

La resolución transversal es:

= RO =

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

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Los valores que se obtienen para la resolución son inadmisibles parasatélites e incluso para el reconocimiento aéreo.

Por ejemplo, con los siguientes valores, aplicables a avión:

R=5.000m,- X=2cm, D=3mse obtiene: ó = 33 m.

La utilización de una antena similar en satélite conduciría al menos a unaresolución 30 veces mayor.

El concepto de antena de abertura sintética permite sin embargo obteneruna buena resolución con el radar embarcado.El principio en que se basa el radar de abertura sintética, SAR, consiste enutilizar el movimiento para generar la abertura de la antena «secuencialmente»,a diferencia de un dispositivo de elementos de antena convencional en quese hace «simultáneamente».

Aunque la tecnología del SAR es compleja, por el control de emisión yrecepción de ecos y especialmente por el proceso de tratamiento de laseñal, el fundamento se puedeexponer de un modo simple. Los puntosmarcados en la trayectoria, en la figura 4, p. 91, corresponden a lasposiciones de la antena en los instantes de emisión de cada impulso, losintervalos entre puntos tienen una amplitud ,

Siendo T el período de la emisión de impulsos y f la frecuencia.

Si el eco recibido en cada una de estas posiciones se almacena y si ungrupo de n impulsos recibidos se adicionan, el efecto será similar al de unaantena lineal de longitud igual a la distancia recorrida por el móvil durante laemisión de los n impulsos.

Este es el principio básico, que a continuación se desarrolla con unaexplicación sencilla.

Un punto p del terreno, representado por la líneas AB en la figura 5, envía uneco cuya amplitud depende de la reflectividad del terreno en dicho punto ycuya fase, respecto a la emisión, al llegar a la antena es:

2lrt2 24ir5T cT

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Se supone la antena fija y que el terreno se desplaza a velocidad V respectoa la antena, el punto genérico P ocupa las posiciones entre A y B.

El eco recibido en la antena corresponde a la radiación de una alineacióncontinua de longitud AB

Si se aplica un tratamiento de señal tal que las ondas que lleguen al receptorestén en fase, el efecto sería el mismo que si la radiación a lo largo de ABestuviera en fase, de modo que se aumenta la potencia del eco en cero,como si la alineación AB tuviera un diagrama de abertura.

AB

Recíprocamente si ahora se considera que la antena se desplaza avelocidad V, un punto del terreno P está iluminado durante un tiempo:

y en este tiempo la fase varía según la ley:

Si mediante un tratamiento adecuado de señal se consigue que la fase novaríe y la integración de las señales en el receptor es perfecta durante el

T (6)

Figura 5.—Principio básico.

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tiempo t1, el efecto es el mismo que el de una antena de longitud AB, deabertura:

s

de modo que se obtiene artificialmente una antena de longitud AB en elsatélite, aunque físicamente es una antena de dimensión D, que se desplazaa lo largo de su trayectoria en un tiempo t.

Siendo en primera aproximación:

AB = R O = R

la abertura de la antena sintética es:_ AB — R

y la resolución o poder separados es:

= RO = O

de modo que se llega a las conclusiones de que la resolución esindependiente de la distancia R y de que cuando menor sea la antena mejores la resolución, si bien es un resultado• teórico que implica que laintegración y la conservación de las fases sea perfecta.

Este resultado, obtenido con una aproximación simple, adecuada paracomprender el principio de la antena de abertura sintética se puedeperfeccionar, como se expone a continuación.

El desfase ¿5 equivale a un efectos Doppler correspondiente a la

velocidad radial, figura. 5, p. 93

VR(P)=Vsen€—V

y en consecuencia a una frecuencia Doppler

1c V€ VEId—21 —a— 2T

y siendo:

R

y PP0 = y t, tomando como origen de tiempo el instante en que el puntogenérico P está en P0.

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Resulta:

fd=2 VVt_2VAR XR

La fase del eco varía en:

O=fwdt=f27rfddt=2T V2t2 2ir

En la antena de abertura sintética se trata de comprimir artificialmente elhaz, es decir, de conseguir una reducción aparente de O basándose enesta variación de fase.

Aplicando la corrección O a cada elemento de la antena sintética, todoslos ecos recibidos están en fase a la salida del receptor. Se dice entoncesque la antena está enfocada a la distancia R. Todas las señales de AB sereciben desde P0.

Por analogía óptica se puede decir que P0 es el foco de la ábertura radiantede longitud AB.

Las señales están en fase sobre la longitud:

AB= RX

y se anulan en las direcciones OA y OB que son las direcciones de los cerosdel diagrama, en consecuencia la anchura del haz (3db) del diagrama de laantena equivalente es la mitad de AB, que corresponde a una antena dedimensión doble:

o— 2RXOy la abertura (3db) del diagrama equivalente es:

o— A_ODS2Ry en consecuencia el poder separador es:

es decir, la mitad del obtenido con el desarrollo simplificado.

APLICACIONES DEL RADAR

La utilización del radar embarcado en satélite con fines militares es aún muylimitada y por supuesto poco conocida por el secreto en que se mantienenestas actividades. El conocimiento público de la utilización del radar en los

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satélites soviéticos de vigilancia naval, RORSAT, se debe a los accidentesque se han producido y que han puesto en peligro a gran parte de lahumanidad. No sólo no se ha podido ocultar el riesgo, sino que ha motivadoamplias discusiones sobre la utilización de la energía nuclear en el Espacioen las Naciones Unidas, por lo que ha sido objeto de amplia difusión.

Sin embargo, el sector civil del Espacio, sin la servidumbre del secreto, hahecho amplio uso del radar, en particular como fuente de obtención de datosde Planetología y la Teledetección ha iniciado también su utilización.

Europa se ha interesado por la aplicación del radar y el primer satélite deteledetección de carácter comunitario europeo ESA, el satélite Ers 1, estáequipado con SAR y su misión es oceanográfica.

Cuadro 1.—Sistemas de radares usados en Europa.

Sistemas de radares Plataformas Longitud de ondas Polarización

SEASAT Satéllite(800 km)

L-banda HH

SIR-A Space Shuttle(225 km)

L-banda HH

SIR-B Space Shuttle(225 km)

L-banda HH

SAR 580 Convair aircraft(7.000 km)

L-C-&X-bandas

HH, VV, HV

VARAN-S Bi 7 aircraft X-banda HH, VV(AGRISAR) (7 km)

Ángulo de incidencia Anchura de barrido Fecha de operación Dato de archivo

23° 100 km Junio-octubre 1978 Earthnet50° 50 km Noviembre 1 981 NOAA SDS-D15°-55° 10-50km Octubre 1984 JPL25°-65° 7 km Junio-julio 1 981 Earthnet25°-65° 10 km Mayo-agosto 1986 Earthnet

Evidentemente el desarrollo y la operación de este equipo constituirá unaexcelente experiencia para el desarrollo del equipo militar requerido en unsatélite de reconocimiento que, como es de esperar equipará a unageneración posterior del Sistema HELIOS.

Así se dará satisfacción a los países europeos de climatología adversa,particularmente a Alemania, y se cumplirá el requerimiento militar de todotiempo.

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Los usuarios europeos han tenido acceso a los datos del SAR, tanto deavión como de satélite, lo que ha constituido una excelente preparación parala utilización del SAR del satélite Ers 1.

En cuadro 1 se relacionan los tipos de radar, aéreo y espacial, que se hanutilizado en Europa.

Satélites y órbitas

La actividad espacial de Teledetección ha sido iniciada por la NASA con ellanzamiento del satélite Erts 1 (que posetriormente se denomina Landsat 1)en el año 1 972. Desde entonces se han puesto en órbita numerosossatélites de aplicación específica a la Teledetección por diversos países,Estados Unidos, Unión Soviética, Francia, Japón, China, India; la AgenciaEspacial Europea (ESA) ha desarrollado su primer satélite de Teledetección,Ers 1 cuya inyección en órbita se ha previsto en el año 1 990, y Canadá yBrasil también desarrollan programas con esta finalidad.

Esta amplia actividad demuestra el interés de la comunidad de usuarios, deespectro muy amplio, en la explotación de los datos de Teledetección.

Se hace notar que en general todos los sistemas espaciales que hacenobservaciones de la Tierra, incluida la atmósfera, se suelen agrupar bajo elconcepto muy amplio de observación de la Tierra, comprendiendo aplicaciones específicas diversas como Meteorología, Climatología, Geodesia,Geodinámica, Teledetección, Oceanografía, etc. También ocurre quealgunos satélites hacen observaciones para diversas aplicaciones. Estasituación conduce a cierto confusionismo cuando se trata de agrupar lossatélites dedicados a una aplicación, como es la Teledetección.

Incluso en las naves tripuladas, como Skylab y Spacelab y por supuesto enlas estaciones tripuladas soviéticas se han realizado observaciones típicasde Teledetección, por ejemplo utilización de cámara métrica en Spacelab,dentro de programas extensos de experimentación y observaciones.

Aunque la actividad de Teledetección se inició con carácter experimental, eléxito obtenido en la comunidad de usuarios y su interés en la adquisición dedatos ha conducido a la idea de la comercialización. En Francia el ProgramaSPOT se ha desarrollado con esta idea y se ha constituido la sociedadSPOT-lmage para el suministro de los.datos con carácter comercial.En los Estados Unidos, que había iniciado la comercialización de losproductos con cierta cautela, es decir con precios políticos, se ha tratado deseguir el mismo procedimiento. Con la Land Remote Sensing Comercialization

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Act de 1 984 se ha iniciado la transferencia de las actividades comercialesde teledetección al sector privado, asumido por la sociedad EOSAT (EarthObservation Satellite Company), con subvención gubernamental limitada.

Esta actividad comercial no excluye la actividad experimental, de modo quelos Sistemas de Teledetección también se pueden clasificar en dos grandesgrupos, operacionales y experimentales.

ÓrbitasLa definición de las órbitas de los satélites de Teledetección resulta decaracterísticas generales como: la cobertura global, que conduce a órbitaspolares; la resolución, que conduce a limitar superiormente la altitud; la vidadel satélite que conduce a limitar inferiormente la altitud; la iluminaciónsolar, a efectos del sistema de alimentación basado en paneles solares y deunas características típicas de esta aplicación, como son la incidencia de lailuminación solar de la zona observada, la repetitividad de las observaciones,es decir, el intervalo de tiempo entre observaciones del mismo lugar,elemento importante para vigilar la evolución de cualquier proceso y porúltimo el tiempo necesario para la cobertura global. Estas característicasesenciales en la Teledetección se consideran a continuación.

INCIDENCIA DE LA ILUMINACIÓN SOLARUno de los factores más importantes para la interpretación de las imágeneses la incidencia de la radiación solar, de modo que la vigilancia de unproceso realizada con imágenes sucesivas se facilita considerablemente silas imágenes se obtienen con la misma incidencia de la iluminación solar.

En consecuencia tiene gran interés la obtención de imágenes de cada zonaa la misma hora local. Esta condición se cumple si se consigue que el planoorbital gire a la misma velocidad angular que el Sol en su movimientoaparente alrededor de la Tierra, es decir aproximadamente 1 grado/día. Esteefecto se consigue utilizando una perturbación orbital natural, debida a lafalta de esfericidad de la Tierra y en consecuencia a la mayor concentraciónde masa en el Ecuador, cuya atracción gravitatoria produce una perturbación,denominada regresión de la línea de nodos, que consiste en el giro de estalínea, en sentido contrario al desplazamiento del satélite y en consecuenciaa la precesión del plano orbital.

Este efecto depende de algunos parámetros de la órbita y se puedecuantificar mediante la expresión que da la velocidad de rotación:

___= — ÷ J2 (R )2Vf cos ¡

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siendo:-: longitud del modo ascendente.J2: coeficiente del segundo término del desarrollo en serie del potencial

terrestre.R: radio ecuatorial de la Tierra.fJ. parámetro de la órbita.

= GM: G: constante de gravitación universal.M: masa de la Tierra.

a: semieje mayor de la órbita.¡. inclinación de la órbita.

COBERTURA Y REPETITIVIDAD

Debido á la rotación de la Tierra, un satélite, después de haber descrito unaórbita completa, se encuentra en una vertical local terrestre, distinta a la delpunto inicial.

Si el período del satélite en T(horas), mientras el satélite describe la órbita,la Tierra ha girado el ángulo 2irT/24, de modo que el punto suborbitalcorrespondiente a un punto situado al oeste del inicial. Para que se produzcauna nueva coincidencia al cabo de n días, es necesario que el número deórbitas descritas 24w/T sea un número entero, correspondiente al númerode rotaciones de la Tierra.

La repetitividad de las observaciones tiene interés para estudiar la evoluciónde cualquier proceso, sin embargo esta vigilancia frecuente no requiere elsobrevuelo puntual puesto que los satélites tienen capacidad para obtenerimágenes oblicuas.

Tiene gran interés la determinación del tiempo necesario para conseguiruna cobertura completa de la Tierra. Considerando que las órbitassucesivas sobrevuelan la Tierra con una separación tanto mayor cuantomenor es la latitud, la cobertura del Ecuador es determinante. El tiemponecesario para la cobertura depende de la anchura de la banda de terrenode la que se obtiene la imagen, que a su vez depende de la altitud de laórbita y de la abertura óptica del sensor. Para órbitas circulares entre 500y 1 .500 km, cuyo período está entre 1,5 y 2 horas las trazas sucesivassobre el Ecuador se encuentran a distancias en 2.500 y 3.333 kmrespectivamente (considerando el perímetro ecuatorial de 40.000 km).Evidentemente se requerirían sensores con unas aberturas considerablespara la cobertura del Ecuador en órbitas sucesivas.

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Generalmente se adopta para el período un valor de la forma:

E+—

siendo E un número entero y una fracción irreducible.

El satélite pasará por los mismos puntos después de describir:24n = P + nE órbitas

y la. separación en distancia entre pasos sucesivos en el Ecuador será de(supuesta la longitud del Ecuador de 40.000 km):

40.000 kmP+nE

esta distancia se puede fijar de conformidad con el campo de observaciónde los sensores, a fin de determinar la longitud ecuatorial a cubrir en cadapaso.A efectos de determinar el tiempo requerido para la cobertura completa hayque tomar en consideración la capacidad de los satélites de obtención deimágenes oblicuas.SatélitesEl interés de la Teledetección ha tenido como consecuencia la inyección enórbita de numerosos satélites, algunos de carácter experimental (Hcmm,Nimbus 7, Seasat) y otros de carácter operacional que aseguran un servicio,iniciado con los satélites Landsat y complementado posteriormente con lossatélites Spot.A continuación se relacionan las actividades de Teledetección de algunospaíses y de la ESA y se describen brevemente las características de algunossatélites.

ESTADOS UNIDOS

NASA ha iniciado esta actividad en el año 1 972 con la inyección en órbitadel satélite Erts 1 (Earth. Resources Technology Satellite) que, visto elexcelente resultado de su operación y de la acogida de la comunidad deusuarios, se convertiría en el primer satélite del Sistema LANDSAT operacional.

La serie Landsat, con progresivos perfeccionamientos de los sensores se hacontinuado hasta el satélite Landsat 5, con el suministro de sus productoscon carácter comercial.

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En el año 1 985 se ha producido la transferencia de esta actividad al sectorprivado, mediante la firma de un contrato entre el Departamento deComercio y la empresa EOSAT (Earth Observa tion Satellite Company).

En este contrato de 1 0 años de duración EOSAT asume la comercializaciónde los productos Landsat el control de ¡os satélites Landsat 4 y 5 y el diseño,fabricación, lanzamiento y operación de los satélites Landsat 6 y siguientes.

El satélite Landsat 6 estará equipado con un sensor avanzado, ETM(Enhanced Thematic Mapper), que asegurará la continuidad de datos en las7 bandas de TM (Thematic Mapper), utilizado en la generación anterior, yuna capacidad pancromática con 15 m de resolución.

LANDSA TEn las sucesivas generaciones de los satélites Landsat se han perfeccionadolos sensores y en consecuencia la resolución, pasando de 80 m del MSS(Multispectral Scanner) de Landsat 1 y 2 a 30 m del TM del Landsat 4,del Landsat 4, esperando que se alcancen los 1 5 m en el Landsat 6.

Por su interés como precursor de esta actividad se presentan lascaracterísticas principales del satélite.

LANDSAT 1Configuración: fígura 6, se trata de una versión modificada del satélitemetereológico Nimbus:Masa total: 949 kg.Dimensiones: 3 m de altura, 1,5 m de diámetro en la base y 4 m de anchocon los paneles extendidos.Plata forma: el satélite consta de 3 elementos básicos: un anillo, portador delos sensores que constituye la base del satélite, dos paneles solares y unasección de control unida al anillo por tubos.Instrumentos: un MSS (Multispectral Radiometric Scanner) de 4 canales, 2visibles (0,5-0,6; 0,6-0,7 micras) y 2 infrarrojos (0,7-0,8; 0,8-1 ,1 micras), trescámaras RBV (Return Beam Vidicon) independientes que operan simultáneamente en regiones espectrales diferentes cubriendo el intervalo de 0,48a 0,83 micras, para la obtención de imágenes de alta resolución en blancoy negro de TV.Órbita: circular, heliosíncrona a 920 m de altitud, 99 grados de inclinación yperíodo de 103 minutos (1.4 revoluciones por día). Al cabo de 18 días la trazase cierra de modo que cada 18 días sobrevuela la misma zona en lasmismas condiciones de geometría y hora.

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—z

FRA NOlA

Antena de banda S

Basándose en la experiencia americana en operación y comercialización delos satélites de Teledetección, Francia ha iniciado as actividades con unafinalidad comercial con la serie de satélites Spot. A este fin ha constituido lafirma SPOT-lmage que comercializa los productos.

Y Antena de telemando

Panel solar

+x

Dirección orbital

cámaras vidicon

—Y

Antenas debanda ancha

Figura 6.—Satélite Landsat,

Sensor de medidade posición

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El rimer satélite Spot 1 se inyectó en órbita en el año 1 985, el Spot 2 en elaño 1 988 y se han previsto las inyecciones del Spot 3 y 4 en el año 1 991 y1 994 respectivamente de modo que se asegura un servicio continuado.

Se hace notar que Francia, siguiendo las normas de la ESA ofreció laeuropeización del Proyecto SPOT a la Agencia, pero el ofrecimiento fuerechazado por las posturas de algunos países de climatología adversa queconsideraban que un instrumento óptico e infrarrojo les daría pocainformación debido a la presencia de nubes, requiriendo en consecuenciaun satélite con instrumentación de microondas.

Las consecuencias han sido que:— Francia asumiera a su cargo el desarrollo de la serie SPOT.— ESA aprobara el desarrollo de un programa de satélites de Teledetección

ERS equipados con instrumentación de microondas.

Francia ha sacado partido de su iniciativa. La plataforma SPOT se haadoptado por ESA para la serie ERS, la misma plataforma (de Spot 4) seutiliza para el satélite militar de reconocimiento Helios (proyecto francés conla cooperación de Italia y España) y finalmente Francia ha presentado estaplataforma básica, aumentada, como candidato a la plataforma polar delprograma europeo de estación espacial Columbus y ha conseguido suaceptación.

Figura 7.—Satélite Spot.

Panel solar

¿

Instrumentos

Vector

de velocidad

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SPOT1

Configuración. figura 7.

Masa total. 1 .750 kg.

bimensiones: 2 X 2 X 3,5 m el cuerpo del satélite y 1 5,60 m longitud delpanel solar desplegado.

Plataforma: integra los siguientes subsistemas: controí preciso de la órbita,estabilización entre ejes, alimentaçión eléctrica, telemedida, telemando yprogramación de operación de carga útil mediante computador a bordo conmemoria que se carga desde la estación de control en tierra.

Instrumentos: 2 instrumentos idénticos HRV (High Resolution Visible) queoperan en 2 modos, en visible e infrarrojo. Modo pancromático (blanco ynegro), corresponde a la observación en una banda espectral ancha,resolución: 1 0 rn. Modo multiespectral (color), corresponde a la observaciónen tres bandas espectrales estrechas, resolución: 20 m.

Órbita: circular, heliosíncrona, a 832 km de altitud, inclinación 98,7 grados,período de 1 00,1 minutos, el tiempo solar local en el cruce del Ecuador, deNorte a Sur (modo descendente) es 10,30 horas.

AGENCIA ESPACIAL EUROPEA (ESA)

Ha iniciado su actividad en Teledetección promocionando la utilización delos datos de los satélites de Teledetección americaños obtenidos en una redeuropea de estaciones (Earthnet), constituida por las estaciones de Fucino(Italia), Kiruna (Suecia), Lannion (Francia), Oaklanger (Gran Bretaña) yMaspalomas (España) y facilitando la distribución de los productos a travésde Puntos de Contacto Nacionales (NPOC) establecidos en cada país. (EnEspaña el NPOC es el INTA).

Con objetivos de familiarizar a los usuarios europeos con los datos SAR, ESAha contratado la realización de una campaña en Europa de un avióncanadiense equipado con SAR.

El programa de desarrollo de satélites se ha iniciado con el satélite Ers 1,orientado principalmente a la observación del océano polar y vigilancia dehielo, cuya inyección en órbita está prevista a finales del año 1 990.

Como continuación a esta primera misión oceanográfica se ha aprobado eldesarrollo del satélite Ers 2

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Figura 8.—Satélite Frs 1

ERS 1

Configuración. figura 8.

Masa tota!. 2.400 kg

Longitud tota!: 11,8 m

Panel so!ar:11,7 mX 2,4 m

Antena SAR: 10,0 mX 1,0 m

Antenas del dispersómetro: anterior! posterior: 3,6Central: 2,3 m X 0,35 m

mXO,25m

Antena del medidorde circuito

Antena SAR•

Antena

del radarCarga eléctricamódulo

Plataforma

Pantalla soIar

Sonda de microondas

Buscador radiométricode trazas

lRetroreflector láser

Sensor control altura

— 105 —

c,io

O

o:0

(1)

co

Cf)O)oÇ)CoCf)ci)ci)

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a)

u-

— 106 —

Antena del altímetro radar. 1,2 diámetro.

Plataforma: basada en la plataforma Spot, estabilizada en 3 ejes, potencia:1,8 Kw después de 2 años.

Instrumentos: AMI (Active Microware lnstrument), que opera de 3 modosdiferentes: modo imagen SAR (Sythetic Aperture Radar), imágenes delocéano, casquetes polares y terreno, modo ola SAR, muestreo global delespectro de olas, modo dispersómetro de viento, para obtención de lavelocidad vectorial del viento, altímetro radar, permite medir la altura de lasolas, la velocidad del viento, la elevación de la superficie marina ydeterminar la topografía de la superficie de hielo, tipos de hielos y contornosmar/hielo, ATAS (Along-Track Scanning Radiometer), para medidas de lastemperaturas de la superficie marina y de la capa superior de nubes y elcontenido total de agua en la atmósfera, PRARE (Precise Range and Han geRate Equipment), para medida de distancia satélite-superficie terrestre conprecisión centimétrica y de su variación, retroref lector láser, para medida dedistancia del satélite a estaciones terrenas.

Órbita: circular heliosíncrona, a 785 km de altitud, inclinación de 98,5 grados,período de 1 00,465 minutos, el tiempo solar local en el cruce del Ecuador, deNorte a Sur (modo descendente) es 10,30 horas. Con esta órbita dereferencia el satélite tiene un ciclo de repetitividad de 3 días. El satélite tienecapacidad para modificar su altitud, por conveniencia de observación se haprevisto modificar el ciclo que será de 3 días (inicial), 35 días (mayortiempode operación) y 1 76 días (final de la misión).

Segmento de tierra. la red .de estaciones para a adquisición de datos serámuy extensa, las estaciones principales son: Kiruna (Suecia), Fucino (Italia),Gatineau (Canadá) y Maspalomas (España), pero se ha previsto lautilización de gran número de estaciones como muestra la figura 9.

JAPÓN

Ha iniciado sus actividades con el satélite Mos 1 inyectado en órbota el mesde febrero del año 1 987. Este satélite está equipado con 3 instrumentos, unradiómetro multiespectral, un radiómetro para el visible y el infrarrojo térmicoy un radiómetro de microondas.

Se ha previsto la continuación de la misión con un satélite Mos 2 en elañó 1990.

Estaemisión se complementará con otro satélite, J-Ers 1, equipado con SARen banda L e instrumentación para visible é infrarrojo próximo.

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Aplicaciones

Las aplicaciones de la Teledetección son muy numerosas, inicialmente laorientación de estas actividades estaba dirigida a la observación derecursos naturales y especialmente al descubrimiento de recursos nodetectables en tierra o desde avión.

Por esta razón los primeros satélites se denominan Erts (Earth ResourcesTechnology Satellite). Posteriormente se han identificado otras aplicacionescomo la Cartografía, la evaluación de catástrofes, la utilización del terreno, laArqueología, etc.

También se hace notar el gran interés de la Defensa en los datos obtenidospor satélites civiles. Este aspecto, dada su importancia militar, se consideraen el punto siguiente.

El espectro de aplicaciones es de gran amplitud, por lo que, a modo deejemplo, sólo se exponen algunas aplicaciones típicas.

Agricultura

Uno de los objetivos iniciales de la Teledetección es la identificación decultivos. La información obtenida desde el satélite debería permitir no sóloconocer las especies, la extensión y situación de los cultivos, sino incluso suestado sanitario, puesto que las plantas enfermas tienen una reflectividaddiferentes a la de las plantas sanas.

En consecuencia se puede considerar el satélite como un instrumentoeficaz para la predicción de cosechas y estadísticas de producción, asícomo para la detección de plagas, lo que permitiría tomar medidas contralas plagas desde que se han detectado los primeros indicios.

Sin embargo, la correlación entre las especies y las respuestas espectralesconstituye aún un problema no plenamente resuelto a efectos de identificaciónde vegetales, debido a que todas las plantas contienen clorofila, por lo quesus características espectrales son muy semejantes.

En consecuencia es necesario complementar la información obtenidadesde el satélite con otras complementarias y específicas de cada especie,como el ciclo de plántación y crecimiento relativo a la estación.

Un dato de gran interés en Agricultura es la cantidad de humedad en elterreno. Los sensores pasivos no son adecuados para esta determinación,pero los sensores de microondas permiten obtener el índice de humedad enla superficie y en un pequeño espesor.

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También se puede obtener un conocimiento del grado de humedad por unprocedimiento indirecto, considerando que el suelo húmedo. mantiene mayorcantidad de calor que el suelo seco, por lo que las observaciones desdesatélite, de la temperatura de día y de noche dan una indicación del gradode humedad.

Geología e investigación minera

La Teledetección es una herramienta de gran utilidad para la investigacióngeológica y minera.

A partir de las imágenes obtenidas desde el Espacio se puede determinar lacontinuidad de las alineaciones geológicas en zonas de aspecto superficialmuy diverso representado por la vegetación, la hidrología, las fallas yfracturas, etc. Cada uno de estos signos que aparece en la superficcierefleja un elemento estructural generalmente prof undo.

La utilización sistemática de las imágenes ha permitido descubrir numerosasalineaciones, la interpretación de estos fenómenos y su correlación conposibles yacimientos minerales es objeto de un trabajo especificado degeólogos.

También se han encontrado estructuras circulares, que antes no seconocían, en muchos casos asociados a yacimientos minerales (estaño,wolfranio, antimonio, uranio, etc).

Además de a información geológica que se puede obtener las imágenes porfotointerpretación, tiene interés la utilización de bandas espectrales fuera delintervalo visible, en las que se obtienen firmas espectrales que se puedencorrelacionar con características mineralógicas, que afectan a la emisividady a la reflectividad. Por ejemplo, un filón mineral que está rodeado de roca yno hay una cobertura vegetal que pueda enmascarar, da una respuestaespectral diferente a la de la roca, con bandas de absorción características,lo que permite detectar su existencia.

Cuando existe vegetación también se pueden obtener indicios útiles deexistencia de minerales, porque estos ejercen una influencia sobre lavegetación alternando sus características de deflectancia, e inclusoprovocando la desaparición de especies que existen en el entorno (como seha podido identificar en yacimientos de uranio). En consecuencia el análisisdetallado de las imágeres permite llegar a. conclusiones sobre la posibleexistencia de yacimientos, que evidentemente es necesario verificar en elterreno.

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Se hace notar que los registros en el infrarrojo térmico también son deutilidad porque la inercia térmica, producto de la conductividad, de ladensidad y de la capacidad calorífica, permite discriminar zonas concaracterísticas diferentes del subsuelo que se pueden asociar a yacimientos

Las observaciones de carácter geológico son también de gran interés parael estudio de terrenos para la instalación de centrales nucleares y presas,porque permite detectar los fallos estructurales del terreno.

Mapas topográficos

Los mapas topográficos se requieren para actividades asociadas aldesarrollo de los países, para el trazado de carreteras, de líneas férreas yeléctricas, de canalización de agua y gas, para elegir emplazamientos deaeropuertos, de fábricas, de centrales energéticas, etc.

En los países desarrollados se dispone de una cartografía realizada, a lolargo de muchos años, por métodos convencionales, al menos a escala1:50.000. Sin embargo en África y América del Sur hay regiones con unacartografía muy deficiente (1:1 00.000), en las que la información orográficadel terreno se imita a las grandes montañas.

El método utilizado tradicionalmente, la triangulación, basada en lasobservaciones con teodolito, requiere un esfuerzo y un tiempo considerable.Después de la Primera Guerra Mundial se ha utilizado la Fotogrametría,basada en la utilización de imágenes estereoscópicas, lo que ha permitidoreducir el tiempo de trazado de mapas en un factor de 1 0.

Los satélites han permitido avanzar en eficacia y reducir aún a la mitad eltiempo requerido para esta operación.

Los satélites Spot 1 y 2 proporcionaron imágenes estereoscópicas, deaplicación al trazado de mapas topográficos.

Aunque estos han sido los primeros satélites de Teledetección en los que seha previsto esta capacidad, su interés se ha demostrado plenamente, enconsecuencia otros satélites de Teledetección posteriores se equiparantambién para la obtención de imágenes estereoscópicas para la aplicacióntopográfica.

Utiliza ción del terreno

La aplicación de la utilización del terreno es de gran importancia en laactualidad, debido a que la evolución social requiere terreno para diversasactividades.

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El crecimiento de población tiene como consecuencia una demandacreciente de producción alimenticia, de transporte, de urbanización, etc., esdecir, de actividades que requieren terreno, al mismo tiempo se producencambios en la utilización del terreno como transformación de bosque enterreno agrícola y de terreno agrícola en terreno urbano.

Esta evolución requiere una planificación y control del uso del terreno, acuyo fin es necesario disponer de una buena información del territorio y delas características del terreno, para asignarle la utilización más adecuada.

Los satélites de Teledetección suministran esta información que facilita laplanificación del uso del terreno y por su característica de repetitividadpermiten vigilar el desarrollo de actividades y detectar actividades noadecuadas e incluso ilegales.

Pesca

La observación de la superficie marina permite obtener datos que son degran valor para determinar la posible existencia de bancos de pesca, comoa temperatura de la superficie y el color del agua.

Las distintas especies de peces seencuentran prefrentemente en zonasmarítimas con un intervalo de temperatura relativamente estrecho, de modoque se puede establecer una correlación entre especies y temperaturas delagua. En consecuencia una observación de la temperatura permiteidentificar indicios de la posible existencia de bancos de pesca de lasdiversas especies.

Por ejemplo se ha podido identificar que los túnidos, una especie de altovalor comercial, abunda sólo en las zonas en las que existen corrientesverticales ascendentes que arrastran nutrientes desde el fondo marino y quese identifican por la temperatura más fría del agua ascendente.

El color del océano también es un dato de gran utilidad porque da unainformación sobre la distribución de nutrientes y de la vida microscópica y.en consecuencia sobre la posible existencia de bancos de pesca.

El sensor típico para la determinación de color es el CZCS (Coastai ZoneCo/our Scanner). Este sensor, desarrollado para el satélite Nimbus 7 deNASA, tiene como finalidad la determinación de la cantidad de clorofila en elagua, a partir de la intensidad de reflexión de azul, verde y rojo. La reducciónde datos requiere un proceso por computador, a partir de los resultados sepuede obtener una buena estimación de la productividad marina.

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Observación de hielo

La formación de hielo y la detección de icebergs y su desplazamiento serealiza con satélite de Teledetección, utilizando sensores pasivos y demicroondas.

El seguimiento de los icebergs es especialmente importante por los riesgospara la navegación, aunque se pueden observar con alta resolución en elintervalo visible, generalmente se encuentran en zonas de frecuentecobertura de nubes, por lo que es necesario utilizar sensores de microondasde peor resolución.

Observación de olas

El interés de la observación de olas tiene la doble vertiente de laOceanografía y la Navegación. La altura de las olas se determina consensores de microondas, a partir de la dispersión de las ondas producidaspor las olas.

Se ha verificado que las medidas con satélites son de mayor precisión que.las obtenidas con boyas e incluso que las estimadas desde barcos in situ.

Detección de petróleo en el mar

El vertido de petróleo debido a accidentes sufridos por petroleros y en menormedida debido a procesos de limpieza de tanques en alta mar es un motivode contaminación marina de efectos muy perjudiciales.

La diferencia de reflectividad del crudo y del agua permite vigilar desdesatélite la formación y la evolución, de las manchas de petróleo.

Interés para la Defensa

LaDefensa tiene gran interés en la observación, que es una operación típicamilitar, el reconocimiento. Tradicionalmente esta operación se realiza conaviones, pero el riesgo que implica el sobrevuelo de una zona hostil, inclusoen tiempo de paz —y un buen ejemplo ha sido la interceptación de un aviónamericano U-2 por un misil soviético en el año 1 960— justifica claramenteel empleo de satélites.

Las dos grandes potencias, los Estados Unidos y la Unión Soviética, handesarrollado satélites para esta aplicación y su operación permanente hasido decisiva para los Acuerdos de Limitación de Arsenal Estratégico(SALT).

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Estos satélites, típicamente militares, no se consideran e,n este trabajo.

Las Defensas de las potencias y en particular las Defensas de otros paísesque no tienen acceso a la información de los satélites militares o la tienen,en menor medida que la requerida, a través de acuerdos militares, puedenobtener información de interés militar a partir de los datos, de caráctercomercial, de los satélites de Teledetección civil.

La utilización de estos satélites, diferenciados esencialmente de los militarespor la resolución de sus sensores, tiene tanto interés que, incluso la Defensade los Estados Unidos, a pesar de disponer de satélites de reconocimientode muy alta resolución, es un usuario importante de datos civiles (Landsat,Spot).

La Defensa japonesa utiliza los datos de Landsat para vigilar lasactividadesde las fuerzas estratégicas soviéticas en el Este de Siberia, por ejemplo lasbases aéreas, que están modificando para su utilización por el avión debombardeo TU-22M (Back fire), y en las aguas japonesas costeras.

Para el procesado al parecer los japoneses cuentan con la asistencia del1 01 Batallon de Vigilancia del Ejercito americano «para mantener vigilanciapermanente e inteligencia militar sobre aguas territoriales>) probablementepara operaciones de guerra antisubmarina

Japón dispone de una estación de recepción Landsat en Tokio, establecidamediante un MOU entré los Gobiernos japonés y americano, la ¡nf ormációnobtenida directamente se prócesa erilJapón.

Japón desarrolla una actividad propiaensistemas espaciales de Telédetección. Ha desarrollado el Sistema MOS de observación oceanográfica ydesarrolla el satélite Ers 1 con sensor óptico y un SAR con 18 m deresolución. El procesado de datos de este satélite lo realizará la AgenciaJaponesa de Teledetección (RESTEC).

Se pueden presentar numerosos ejemplos de obtención de. información deinterés militar a partir de los datos, de acceso público, de los satélites deTeledetección.

Una primera información de alto valor estratégico es el conocimiento de lasituación de las cosechas de un enemigo potencial, se puede conocer lasituación respecto a la recogida e incluso el nivel de sanidad de lascosechas puesto que la respuesta espectral de las plantas sanas esdiferente de la de las plantas enfermas. Estos datos pueden ser determinantespara elegir el momento más adecuado para iniciar una agresión.

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Como ejemplos típicos se mencionan los siguientes:

1) Con la resolución de 30 m se puede conocer la configuración general deuna base aérea, la disposición de las pistas y edificios y vigilar elprogreso durante su construcción.

2) El satélite Spot ha revelado algunos datos de interés sobre los sovÍéticoscomo:

— ConstrUcción de una pista de 5,5 km de longitud para el aterrizaje delShuttle soviético, Buran, en el norte del cosmódromo de Baikomour.

— Obtención de imágenes de las instalaciones navales, aéreas y dealmacenamiento de armamento nuclear en Murmausk y Severomosk.

— Obtención de imágenes de radar de alerta avanzada de Pechora, queponen de manifiesto qué los soviéticos utilizan antenas separadas paratransmisión y recepción, a diferencia de los americanos que utilizan unaúnica antena para la doble función en sus grandes radares de alertaavanzada.

3) Las imágenes del Landsat4 han revelado una oeracin area soviétiasobre el casquete polar artico que se ha interpretado como observacionde ensayos sovieticos de lanzamiento de misiles desde sbmarinos bajoel hielo, eludiendo las posibilidades de detección del suniarino.

4) Algunos accidentes de caracter catastrofico naturales o debidos a fallosde instalaciones pueden tener efectos de valor estrategico por eldebilitamiento del potencial, deseñso de producción, destrucciÓn dereservs, etc. Un caso típico es:el desastre de la central nuclear deChernobil. Los satélites de Teledetección Spot y Landsat obtuvieronimágenes del reactorardiendo, de la evolución del accidente y de lasmedidas adoptadas.

5). El Radar de Abertura Sintética (SAR) permite la detección de buques ydel análisis de la estela se puede obtener una información sobre el tipode buque. El satélite de Teledetección de Nasa,. Seasat 1, equipado conSAR, de misión oceanográfica, estuvo sometido durante cierto tiempo ala reserva, del Departamento de Defensa, que antes de autorizar ellanzamiento quiso verificarsu posible utilización para detectar estelas desubmarinos.

Finalmente se dio la autorización y en los 3 meses de vida del satélite se haobtenido una excelente información oceanográfica y terrestre.

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Aspectos políticos y de seguridad nacional

Mientras se ha promocionado ampliamente la utilización de los datos deTeledetección hasta el extremo de constituir una colectividad de usuariosque hiciera posible el planteamiento óomercial de las actividades deTeledetección (SPOT-lmage, EOSAT), se ha producido en los sistemasciviles una evólución progresiva en la resolución de las imágenes,acercándose al nivel de la resolución de los sistemas militares que hamotivado la preocupación en el sector de la Defensa de los Estados Unidos,de que una información de interés militar, que afecta a la seguridad nacional,pudiera tener carácter público, sin restricciones de acceso.

Esta preocupación ha motivado una intervención gubernamental en losEstados Unidos, en el año 1987 el Departamento de Comercio promulgó unadisposición atribuyendo a los Departamentos de Estado y de Defensa elderecho al veto sobre las peticiones de licencias de compañías privadaspara ser propietarias de sistemas de satélites que suministrarán imágenesde alta resolución.

Incluso antes, durante la Administración del presidente Carter, al parecer seredactó una directriz secreta que limitaba a 1 0 m la resolución aceptada enlos Estados Unidos para las imágenes comerciales.

Sin embargo, la aplicación de medidas restrictivas hubiera conducido a unasituación de inferioridad de condiciones a las firmas americanas en unaactividad comercial frente a otras entidades extranjeras, que ademásimplicaría una limitación al desarrollo tecnológico americano, por lo que hahabido una fuerte oposición de las compañías privadas.

En el año 1 988 el presidente Reagan levantó la prohibición de venta deimágenes con resolución mejor que 10 m en los Estados Unidos que haabierto el mercado americano a las imágenes soviéticas con resolucionesmejores que las de Landsat y Spot.

En el año 1 990 la firma EOSAT negocia la venta en América del Norte y delSur de las imágenes del satélite soviético Soyuzkarta, que mediante laaplicación del tratamiento de datos con la tecnología digital avanzadaalcanzada en los Estados Unidos permite alcanzar una resolución de 2 m.Las imágenes ya están disponibles comercialmente, pero no en formadigital, como lo desean numerosos usuarios para su manipulación informática.EOSAT trata de suministrar los productos en esta forma.

La política de cielos abiertos aplicada al acceso de los datos deTeledetección que se ha seguido en los últimos años está, sin embargo,

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condicionada como se ha puesto de manifiesto recientemente en lasituación de crisis de la zona del golfo Pérsico como consecuencia de lainvasión de Kuwait por Irak.

Desde la iniciación de la crisis la firma francesa SPOT-lmage que distribuyelos datos de los satélites Spot ha suspendido la venta de las imágenes de lossatélites Spot 1 y. 2 relativas a la zona, al menos hasta que otras firmasdistribuyan imágenesprocedentes de otros satélites, sio embargo la firma hacontinuado la venta de las imágenes de esta zona al Departamento deDefensa de los Estados Unidos.

Los satélites Spot 1 y 2 sobrevuelan la zona del Golfocada dos días yproveen imágenes con 10 m de resolución.

Con esta postura la firma no sólo trata de mañtener su carácter de entidadcivil, al margen de actividades militares, sino que también evita el acceso deIrak a la información, a la que ño puede tener acceso directo por laresolución de las Naciones Unidas, pero que podría conseguir a través deintermediarios. .

Si se siguiera la política de cielos abiertos, Irak tendría acceso a lasimágenes de las tropas destacadas en la zona, lo que plantearía unasituación delicada considerando que Francia dispone de tropas en la zona yha destacado parte de su flota, incluido un portaaviones.

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