Aeolus , o, en su forma completa, Atmospheric Dynamics Mission-Aeolus ( ADM-Aeolus ), fue un satélite de observación de la Tierra operado por la Agencia Espacial Europea (ESA). Fue construido por Airbus Defence and Space , lanzado el 22 de agosto de 2018, [1] y operó hasta que fue desorbitado y reingresó a la atmósfera sobre la Antártida el 28 de julio de 2023. [3] ADM-Aeolus fue el primer satélite con equipo capaz de realizar observaciones globales del perfil de los componentes del viento y proporcionó información muy necesaria para mejorar la predicción meteorológica . [4] Aeolus fue el primer satélite capaz de observar lo que hacen los vientos en la Tierra , desde la superficie del planeta y hasta la estratosfera a 30 km de altura.
El satélite debe su nombre a Eolo , un dios de la mitología griega , gobernante de los vientos.
El programa fue aprobado inicialmente en 1999 para un lanzamiento en 2007, pero los obstáculos tecnológicos causaron 11 años de retraso, ya que se lanzó el 22 de agosto de 2018. [5] Con un costo estimado de programa de € 481 millones (US $ 568 millones), se planeó proporcionar 64,000 perfiles diarios a partir de marzo o abril de 2019. Su altitud era baja, 320 km (200 mi) para una suficiente sensibilidad a la luz retrodispersada, [2] lo que indujo una corta expectativa de vida de 3 años. [6]
Aeolus fue el quinto satélite planificado en el marco del Programa Planeta Vivo (LPP) de la Agencia Espacial Europea. El objetivo principal de esta misión era seguir desarrollando el conocimiento de la atmósfera y los sistemas meteorológicos de la Tierra . Al registrar y monitorear el clima en diferentes partes del mundo, Aeolus permitió a los científicos construir modelos meteorológicos complejos , que luego podrían usarse para ayudar a predecir cómo se comportará ese entorno en el futuro. Estas predicciones fueron útiles a corto plazo, ya que podrían aplicarse a la predicción numérica del tiempo para hacer que las previsiones sean más precisas. De este modo, la misión mejoró el conocimiento de todo tipo de fenómenos meteorológicos, desde el calentamiento global hasta los efectos de la contaminación del aire . Aeolus fue vista como una misión que allanó el camino para futuros satélites meteorológicos operativos dedicados a estudiar los perfiles de viento de la Tierra .
La nave espacial fue construida por Airbus Defence and Space . [7] En 2014, se completó la integración del instrumento ALADIN y comenzaron las pruebas de vacío y vibración. [8] : 70 El 7 de septiembre de 2016, la ESA y Arianespace firmaron un contrato para asegurar el lanzamiento del satélite Aeolus. [9]
Los perfiles de los componentes del viento se midieron mediante el instrumento láser Doppler atmosférico (ALADIN).
El instrumento ALADIN (Atmospheric Laser Doppler Instrument) era un lidar láser ultravioleta de detección directa que constaba de tres elementos principales: un transmisor, un conjunto receptor de retrodispersión Mie y Rayleigh combinado y un telescopio Cassegrain con un diámetro de 1,5 m (4 pies 11 pulgadas). [9] La arquitectura del transmisor se basaba en un láser Nd:YAG bombeado por diodo pulsado de 150 mJ , triplicado en frecuencia para proporcionar pulsos de 60 milijulios de luz ultravioleta a 355 nm. [9] Esta frecuencia se eligió debido a la mayor dispersión Rayleigh en la región ultravioleta del espectro y porque era segura para la vista a distancias superiores a varios cientos de metros. [9] [10] El receptor Mie consistía en un interferómetro Fizeau con una resolución de 100 MHz (equivalente a 18 m/s). La señal de retrodispersión recibida produce una franja lineal cuya posición estaba directamente relacionada con la velocidad del viento; La velocidad del viento se determinó por la posición del centroide de la franja con una resolución mejor que una décima parte (1,8 m/s). [9] El receptor Rayleigh empleó un interferómetro Fabry-Pérot de doble filtro con una resolución de 2 GHz y un espaciado de 5 GHz. Analizó las alas del espectro Rayleigh con un CCD; el etalón se dividió en dos zonas, que se visualizan por separado en el detector. [9] El lidar se apuntó a 35° del nadir y 90° de la trayectoria del satélite (en el lado opuesto al Sol). [9]
El procesamiento de las señales de retrodispersión generó perfiles de los componentes del viento en línea de visión sobre nubes espesas o hacia la superficie en aire despejado a lo largo de la trayectoria del satélite, cada 200 km (120 mi). También se pudo obtener información sobre el viento en nubes delgadas o en la parte superior de nubes espesas; a partir del procesamiento de datos, también se pudo extraer información sobre otros elementos como nubes y aerosoles. Los datos se difundieron a los principales centros de predicción numérica del tiempo en tiempo casi real.
El desarrollo del instrumento ALADIN había sido problemático. El láser ultravioleta estaba causando daños a las superficies ópticas en el vacío. Los científicos de la ESA pidieron apoyo a la NASA ; sin embargo, la NASA tenía una experiencia mínima con lidar de este diseño. La tecnología requerida para el satélite estaba llevando la tecnología al límite; por lo tanto, después de un desarrollo problemático, la ESA pidió a Airbus que realizara pruebas adicionales del modelo completo en el vacío antes de continuar con el desarrollo de la misión. Las complicaciones generales involucradas en el instrumento causaron un sobrecosto final estimado del 50%, por lo que la ESA tuvo que encontrar financiación adicional para el proyecto. [11]
Aeolus fue diseñado para ser compatible con muchos vehículos de lanzamiento de pequeña capacidad como Vega , Rokot o Dnepr . [12] En noviembre de 2013, la ESA programó el lanzamiento en un VEGA en uno de los cinco vuelos del Programa VERTA, [7] [13] pero en 2015 el lanzamiento se pospuso a agosto de 2018 debido a problemas con el desarrollo de su lidar . [11] Un contrato de lanzamiento de 32,57 millones de euros con Arianespace se firmó el 7 de septiembre de 2016. [14] El lanzamiento finalmente tuvo lugar el 22 de agosto de 2018 en un vehículo de lanzamiento Vega desde la Guayana Francesa a las 18:20 hora local. [15]
El satélite se lanzó el 22 de agosto de 2018. Se realizaron tres meses de pruebas antes de incluir los datos en los modelos meteorológicos . [16] Un año de uso había dado como resultado una reducción de la potencia del láser primario. Después de cambiar al segundo láser, el instrumento estaba cumpliendo los objetivos de la misión. [17]
A mediados de 2019, la ESA determinó que el láser ultravioleta estaba perdiendo potencia: comenzó con pulsos de 65 milijulios una vez que alcanzó la órbita, pero esa energía disminuyó entre un 20 y un 30% en los primeros nueve meses y estaba perdiendo un milijulio por semana en mayo de 2019. La ESA decidió entonces cambiar a un láser de respaldo que no se había utilizado, lo que ofrecía la oportunidad de completar la vida útil esperada de 3 años del satélite. El informe [18] también decía que la órbita del satélite a 320 km requería un reimpulso cada semana, lo que limitaba la vida del satélite al combustible disponible.
El satélite recibió el apoyo de la colaboración europea Aeolus DISC (Data, Innovation, and Science Cluster), cuyo objetivo es mejorar la calidad de los datos. Aeolus DISC voló miles de kilómetros desde Groenlandia hasta Cabo Verde para calibrar y validar los datos tomados por Aeolus. [19] Aeolus también recibió el apoyo de la colaboración internacional JATAC (Joint Aeolus Tropical Atlantic Campaign), que tomó mediciones con instrumentos de teledetección terrestres , especialmente lidars , drones y radiosondas acopladas a globos meteorológicos . Estas mediciones se utilizaron para calibrar y validar las mediciones de Aeolus. [20]
El 30 de abril de 2023, se concluyeron todas las operaciones nominales en preparación para una serie de actividades de fin de vida útil. Se planeó un reingreso controlado a la atmósfera. [19] ESOC llevó a cabo un "reingreso asistido", utilizando una combinación de resistencia del aire natural y delta-v comandado . [21] Aeolus reingresó a la atmósfera sobre la Antártida el 28 de julio de 2023. [22] [23]
En 2020 se informó que las mediciones de Aeolus permitieron al ECMWF compensar parcialmente la reducción de las mediciones de los aviones comerciales al comienzo del brote de COVID-19 . [24]
En septiembre de 2021, desde su lanzamiento hace tres años, Aeolus había superado con creces las expectativas y en numerosas ocasiones había cosechado un éxito notable. Se desarrolló como una misión de investigación y para demostrar cómo la novedosa tecnología láser podía generar perfiles verticales del viento de la Tierra. Estas mediciones eran muy necesarias, por ejemplo, para el Sistema de Observación Global de la Organización Meteorológica Mundial , que es un sistema coordinado de métodos e instalaciones para realizar observaciones meteorológicas y ambientales a escala mundial. [9]
Aeolus mejoró los pronósticos de corto plazo , particularmente en los trópicos y en latitudes medias . [25] Incluso podría mejorar los pronósticos de huracanes , especialmente en los océanos Pacífico e Índico , donde no se dispone de datos de aviones de reconocimiento . [26]
Desde que el ECMWF comenzó a asimilar datos de Aeolus en 2020, el satélite se convirtió en uno de los instrumentos de mayor impacto por observación que existen. [19] Aeolus generó un beneficio económico de 3.500 millones de euros para Europa. [27] El director de la misión Aeolus, Tommaso Parrinello, calificó a Aeolus como "una de las misiones más exitosas jamás realizadas por la ESA". Una década después de que finalice la misión se lanzará una misión de seguimiento, llamada Aeolus-2. [19]
Sin embargo, desde su lanzamiento hace casi un año, una parte del instrumento, el transmisor láser, ha ido perdiendo energía poco a poco. Como resultado, la ESA decidió cambiar al segundo láser del instrumento y la misión volvió a funcionar a pleno rendimiento.
