Metop ( satélite operativo meteorológico ) es una serie de tres satélites meteorológicos en órbita polar desarrollados por la Agencia Espacial Europea (ESA) y operados por la Organización Europea para la Explotación de Satélites Meteorológicos (EUMETSAT). Los satélites forman el componente del segmento espacial del Sistema Polar EUMETSAT (EPS) general, que a su vez es la mitad europea del Sistema Polar Conjunto Inicial EUMETSAT / NOAA (IJPS). Los satélites llevan una carga útil compuesta por 11 instrumentos científicos y dos que apoyan los servicios de búsqueda y rescate Cospas-Sarsat . Para proporcionar continuidad de datos entre Metop y los satélites medioambientales operativos polares (POES) de NOAA, ambas flotas de satélites llevan varios instrumentos.
Metop-A, lanzado el 19 de octubre de 2006, es el primer satélite europeo en órbita polar utilizado para meteorología operativa. Con respecto a su misión principal de proporcionar datos para la predicción meteorológica numérica , los estudios han demostrado que los datos de Metop-A tienen el mayor impacto de cualquier plataforma satelital individual en la reducción de errores de pronóstico de 24 horas, y representan alrededor del 25% de los Impacto total en la reducción global de errores de pronóstico en todas las fuentes de datos. [1]
Originalmente, cada uno de los tres satélites estaba destinado a funcionar de forma secuencial; sin embargo, el buen rendimiento de los satélites Metop-A y Metop-B significó que hubo un período en el que los tres satélites operaron. EUMETSAT bajó la órbita de Metop-A y desmanteló la nave espacial en noviembre de 2021 [2]
El sucesor de los satélites Metop será MetOp-SG , y actualmente se espera que el primer satélite MetOp SG-A se lance en 2025. [3]
Los siguientes instrumentos [4] vuelan a bordo de los satélites Metop:
Los siguientes instrumentos se comparten en los satélites NPOES que forman la contribución de Estados Unidos al IJPS:
Los siguientes instrumentos vuelan exclusivamente en los satélites Metop:
Metop ha sido desarrollado como una empresa conjunta entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Organización Europea para la Explotación de Satélites Meteorológicos (EUMETSAT). Reconociendo la creciente importancia de la predicción numérica del tiempo (PNT) en la predicción meteorológica, Metop se diseñó con un conjunto de instrumentos para proporcionar modelos de PNT con una estructura de temperatura y humedad atmosférica global de alta resolución. Los datos de Metop se utilizan además para la química atmosférica y el suministro de conjuntos de datos a largo plazo para registros climáticos.
Los satélites Metop tienen una construcción modular que comprende un módulo de servicio, un módulo de carga útil y un conjunto de instrumentos.
Un módulo de servicio tradicional SPOT proporciona energía (a través de paneles solares y cinco baterías para eclipse), control de actitud y órbita , regulación térmica y seguimiento, telemetría y comando (TT&C). Un módulo de carga útil tradicional de Envisat proporciona comando y control comunes y buses de energía para los instrumentos junto con la adquisición y transmisión de datos científicos.
El conjunto de instrumentos se deriva en gran medida de precursores volados en los satélites europeos de teledetección ERS/ Envisat de la Agencia Espacial Europea o son unidades totalmente recurrentes desarrolladas originalmente para la serie de satélites en órbita polar del Satélite de Observación Infrarroja por Televisión (TIROS) de la NOAA .
Con la excepción de Búsqueda y Rescate ( SARSAT ), que es una misión puramente local con su propio transmisor dedicado, todos los datos de los instrumentos MetOp son formateados y multiplexados por el módulo de carga útil y almacenados en una grabadora de estado sólido para su posterior transmisión a través de una antena de banda X , o transmitida directamente a usuarios locales a través de una antena de banda L de transmisión de imágenes de alta velocidad (HRPT) .
El jefe principal de Comando y Adquisición de Datos (CDA) se encuentra en la Estación de Satélites de Svalbard en Noruega. La alta latitud de esta estación permite que los datos globales almacenados en el registrador de estado sólido de cada satélite se descarguen a través de Banda X una vez por órbita. Cada satélite Metop produce aproximadamente 2 GB de datos sin procesar por órbita. Además, para mejorar la puntualidad de los productos, uno de los satélites operativos descarga los datos de la parte descendente de la órbita sobre la Estación McMurdo en la Antártida . Luego, los datos se envían lentamente desde las estaciones terrestres a la sede de EUMETSAT en Darmstadt , Alemania, donde se procesan, almacenan y difunden a varias agencias y organizaciones con una latencia de aproximadamente 2 horas sin la estación terrestre McMurdo y 1 hora con Svalbard.
HRPT se utiliza para proporcionar una misión local de lectura directa en tiempo real a través de una red de receptores en tierra proporcionados por organizaciones cooperantes. Los datos de estas estaciones también se transmiten a EUMETSAT y se redistribuyen para proporcionar un servicio regional con aproximadamente 30 minutos de latencia. Debido a la sensibilidad a la radiación del hardware HRPT, el Metop-A HRPT no opera en las regiones polares ni en la anomalía del Atlántico sur .
El mando y control de Metop se realiza desde la Sala de Control de EPS en la sede de EUMETSAT en Darmstadt, Alemania. El centro de control está conectado al CDA en Svalbard, que se utiliza para mediciones de alcance en banda S y Doppler (para determinación de órbita), adquisición de telemetría de mantenimiento en tiempo real y enlace ascendente de telecomandos. El CDA en Svalbard, ubicado aproximadamente a 78° Norte, proporciona cobertura TT&C en cada órbita. Los comandos para operaciones de rutina generalmente se envían ascendentes en cada contacto CDA, aproximadamente 36 horas antes de la ejecución a bordo. La determinación de la órbita también se puede realizar utilizando datos del instrumento Receptor GNSS para Sondeo Atmosférico (GRAS). También hay un centro de control de respaldo independiente en el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial , cerca de Madrid , España.
Los satélites Metop y NOAA llevan un conjunto común de instrumentos centrales. Además, Metop lleva un conjunto de nuevos instrumentos europeos que miden la temperatura y la humedad atmosféricas con una precisión sin precedentes junto con perfiles de ozono atmosférico y otros gases traza . También se medirán la velocidad y dirección del viento sobre los océanos. Se espera que estos nuevos instrumentos presagien una contribución significativa a la necesidad cada vez mayor de datos globales rápidos y precisos para mejorar la predicción numérica del tiempo. Esto, a su vez, conducirá a pronósticos meteorológicos más confiables y, a largo plazo, ayudará a monitorear los cambios climáticos con mayor precisión.
Además de sus usos meteorológicos, proporcionará imágenes de las superficies terrestres y oceánicas, así como equipos de búsqueda y rescate para ayudar a barcos y aviones en peligro. También hay a bordo un sistema de retransmisión de datos que se conecta a boyas y otros dispositivos de recopilación de datos.
Metop-A, el primer satélite meteorológico europeo operativo en órbita polar, fue lanzado con éxito el 19 de octubre de 2006 desde el cosmódromo de Baikonur , Kazajstán , utilizando un vehículo de lanzamiento Soyuz-ST Fregat , después de seis intentos. Con un peso de poco más de 4.000 kg y unas dimensiones de 17,6 × 6,5 × 5,2 metros en órbita, Metop es el segundo satélite de observación de la Tierra más grande de Europa, después del Envisat , que se lanzó en 2002. [5]
La primera señal del satélite se recibió a las 18:35 BST del 20 de octubre de 2006 y se confirmó que el satélite estaba en su órbita nominalmente correcta con el panel solar desplegado. El control del satélite estaba en manos del Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC, parte de la ESA), que tenía la responsabilidad de lograr el posicionamiento final del satélite, el despliegue de todas las antenas y la reconfiguración final del satélite tras las maniobras de control de órbita necesarias. El satélite fue entregado a las operaciones de EUMETSAT el 22 de octubre de 2006. La primera imagen se recibió a las 08:00 UTC del 25 de octubre de 2006 [6] (una imagen en luz visible de Escandinavia y Europa del Este ), pero hubo un período de seis meses de verificación y calibración del satélite y de su carga útil de instrumentos antes de su declaración operativa. Antes de ese punto, la Met Office recibió datos y comenzó a probarlos y luego usarlos como entrada para las ejecuciones operativas de predicción numérica del tiempo .
Metop-A fue declarado en pleno funcionamiento a mediados de mayo de 2007 y los datos completos de sus 11 instrumentos científicos están disponibles para sus usuarios en condiciones operativas [7]
Metop-B fue declarado en pleno funcionamiento y se pronunció para reemplazar a Metop-A como "principal satélite meteorológico SSO operativo de EUMETSAT" en abril de 2013. [8]
El lanzamiento de Metop-C estaba previsto para finales de 2016, [9] , pero se pospuso hasta 2017 [10] y se lanzó con éxito el 7 de noviembre de 2018.
Debido al rendimiento en órbita más largo de lo esperado de Metop-A y Metop-B, las tres naves espaciales Metop operaron simultáneamente hasta el desmantelamiento de Metop-A, Metop-B y, finalmente, Metop-C. La nave espacial Metop será reemplazada en su función operativa por los satélites MetOp de segunda generación . EUMETSAT comenzó a sacar de órbita Metop-A en noviembre de 2021 [11]
Las primeras contribuciones atmosféricas de Metop-A fueron realizadas por el Experimento de Monitoreo Global del Ozono-2 (GOME-2), un espectrómetro de barrido a bordo del satélite. GOME-2, diseñado por DLR (el Centro Aeroespacial Alemán) y desarrollado por SELEX Galileo como sucesor del GOME de ERS-2 (1995), proporcionó cobertura de la mayoría de las áreas del planeta Tierra midiendo el ozono atmosférico , la distribución de la luz ultravioleta en la superficie radiación y la cantidad de dióxido de nitrógeno (NO 2 ). [12] Además, la fluorescencia de la clorofila inducida por el sol, un indicador de la producción primaria bruta , se puede observar utilizando el instrumento GOME-2. [13] [14] El instrumento GOME-2 proporciona una segunda fuente de observaciones de ozono que complementa los datos de los instrumentos de ozono SBUV/2 en los satélites NOAA-18 y NOAA-19 , que forman parte del IJPS. [15]
Uno de los instrumentos más importantes a bordo del Metop es el interferómetro de sondeo atmosférico infrarrojo (IASI), el interferómetro de sondeo infrarrojo más preciso actualmente en órbita. IASI observa la atmósfera en el infrarrojo (3,7 – 15,5 µm) en 8461 canales, lo que permite medir la temperatura de la atmósfera dentro de 1 °C y la humedad relativa dentro del 10% para cada segmento de 1 km de altura. La superficie de la Tierra se revisa dos veces al día. IASI por sí solo produce la mitad de todos los datos de Metop.
Metop-A y Metop-B se lanzaron respectivamente el 19 de octubre de 2006 y el 17 de septiembre de 2012, [16] desde el cosmódromo de Baikonur , y el Metop-C se lanzó el 7 de noviembre de 2018 desde el Centro Espacial Guyanais , en el puerto espacial de Kourou , Centro Espacial de Guayana. . [17]
Originalmente se planeó que los siguientes satélites Metop se lanzaran en intervalos de aproximadamente cinco años, cada uno con una vida operativa planificada de cinco años, por lo que solo habría un satélite operativo a la vez. Sin embargo, basándose en el buen desempeño de los satélites Metop-A y Metop-B, el consejo de EUMETSAT acordó extender el programa EPS hasta al menos 2027. [18] Metop-A estuvo en funcionamiento hasta el 30 de noviembre de 2021, y se proyectan extensiones similares para Metop-B y Metop-C.
La última maniobra fuera del avión del Metop-A se realizó en agosto de 2016; casi todo el combustible restante a bordo del Metop-A se presupuestaba para las operaciones de eliminación al final de su vida útil necesarias para poner al Metop-A en una órbita que se desintegrará y provocará re- entrada dentro de los 25 años de acuerdo con las Directrices de mitigación de desechos espaciales ISO 24113. [19] A finales de 2022, se aplicó el mismo proceso de reserva de combustible en Metop-B. La gran mayoría del consumo de combustible durante la fase de operaciones se necesita para compensar la deriva de la inclinación y mantener una órbita heliosincrónica (SSO) con una hora local media del nodo ascendente (LTAN) de 21:30, y se estima que la La plataforma puede sobrevivir al menos 5 años con un LTAN a la deriva. [20] Estas operaciones de eliminación al final de su vida útil no fueron inicialmente planificadas, pero se consideraron necesarias después de que la colisión Iridium-Cosmos y la prueba antisatélite Fengyun-1C empeoraron significativamente la situación de los desechos espaciales en la órbita terrestre baja (LEO).
Antes del lanzamiento de Metop-C, Metop-A y Metop-B operaban en una órbita coplanar separada aproximadamente por media órbita. Con el lanzamiento de Metop-C, los tres satélites Metop inicialmente comparten la misma órbita separados por aproximadamente un tercio de órbita, aunque con Metop-A a la deriva en LTAN. Sin embargo, después del verano de 2020, Metop-C se reubicó para estar aproximadamente a media órbita de Metop-B, con Metop-A entre los otros Metops en preparación para su eliminación. La transmisión de imágenes de alta velocidad (HRPT) Metop-B y Metop-C transmite datos en tiempo real de forma continua.
Metop-A redujo su órbita realizando 23 maniobras de apogeo para casi vaciar sus tanques de combustible y se espera que vuelva a entrar en la atmósfera de la Tierra dentro de 25 años. Metop-A fue dado de baja el 30 de noviembre de 2021, después de lo cual solo Metop-B y C permanecen separados aproximadamente 180 grados. La maniobra final fuera del plano se realizó en Metop-B en septiembre de 2022, lo que significa que Metop-B está siguiendo una estrategia de deriva LTAN similar a la de Metop-A, pero 6 años después. Debido a la deriva del LTAN, Metop-B abandonó la trayectoria terrestre de la órbita de referencia en octubre de 2023, para garantizar la separación de fases con Metop-C. Metops se reprogramará después del lanzamiento del primer Metop-SG, de modo que se pueda realizar una misión en tándem para calibrar instrumentos nuevos y antiguos. Después de la misión en tándem, todas las Metops se escalonarán de manera que estén separadas por la mitad o un cuarto de órbita.
