Metop ( Meteorological Operational Satellite) es una serie de tres satélites meteorológicos de 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), que a su vez es la mitad europea del Sistema Polar Inicial Conjunto EUMETSAT / NOAA (IJPS). Los satélites llevan una carga útil que comprende 11 instrumentos científicos y dos que respaldan los servicios de búsqueda y rescate Cospas-Sarsat . Para proporcionar continuidad de datos entre Metop y los Satélites Ambientales Operacionales Polares (POES) de la NOAA, se transportan varios instrumentos en ambas flotas de satélites.
Metop-A, lanzado el 19 de octubre de 2006, fue el primer satélite europeo en órbita polar utilizado para la meteorología operativa. Con respecto a su misión principal de proporcionar datos para la predicción numérica del tiempo , los estudios han demostrado que los datos de Metop-A se midieron como los que tuvieron el mayor impacto de cualquier plataforma satelital individual en la reducción de errores de pronóstico de 24 horas, y representaron aproximadamente el 25% del impacto total en la reducción de errores de pronóstico global en todas las fuentes de datos. [1] Un informe de 2023 actualizó esta estimación indicando que el satélite principal Metop ha disminuido en términos relativos desde 2011 del 24,5% al 11,15% en la métrica FSOI. (Los beneficios sociales y económicos de EPS-Aeolus y EPS-Sterna). [2]
En un principio, se había previsto que los tres satélites funcionaran de forma secuencial, pero el buen rendimiento de los satélites Metop-A y Metop-B hizo que hubiera un período en el que los tres satélites funcionaron. EUMETSAT redujo la órbita de Metop-A y desmanteló la nave espacial en noviembre de 2021 [3].
El sucesor de los satélites Metop será MetOp-SG , y se espera que el primer satélite MetOp SG-A se lance en 2025. [4]
Los siguientes instrumentos [5] están a bordo de los satélites Metop:
Los siguientes instrumentos se comparten en los satélites NPOES que forman la contribución estadounidense al IJPS:
Los siguientes instrumentos vuelan exclusivamente en los satélites Metop:
Metop ha sido desarrollado como un proyecto conjunto 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 (NWP) en la previsión meteorológica, Metop fue diseñado con un conjunto de instrumentos para proporcionar modelos NWP con estructura de humedad y temperatura atmosférica global de alta resolución. Los datos de Metop se utilizan además para la química atmosférica y la provisión de conjuntos de datos a largo plazo para registros climáticos.
Los satélites Metop tienen una construcción modular, compuesta por un módulo de servicio, un módulo de carga útil y un conjunto de instrumentos.
Un módulo de servicio de la herencia 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 de la herencia Envisat proporciona buses de control y comando comunes y de energía para los instrumentos junto con adquisición y transmisión de datos científicos.
El conjunto de instrumentos se deriva en gran medida de precursores volados en los satélites de teledetección europeos ERS/ Envisat de la Agencia Espacial Europea o son unidades totalmente recurrentes desarrolladas originalmente para la serie de satélites de órbita polar TIROS ( Televisión Infrarroja Observation Satellite ) de la NOAA .
Con 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 un grabador de estado sólido para su posterior transmisión a través de una antena de Banda X , o transmitidos directamente a usuarios locales a través de una antena de Banda L de Transmisión de Imágenes de Alta Velocidad (HRPT) .
El centro de mando y adquisición de datos (CDA) se encuentra en la estación de satélites de Svalbard , en Noruega. La elevada latitud de esta estación permite que los datos globales almacenados en el registrador de estado sólido de cada satélite se envíen a través de la banda X una vez por órbita. Cada satélite Metop produce aproximadamente 2 GB de datos brutos por órbita. Además, para mejorar la puntualidad de los productos, uno de los satélites operativos envía los datos desde la parte descendente de la órbita sobre la estación McMurdo en la Antártida . A continuación, los datos se envían de forma gradual 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.
El 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 colaboradoras. Los datos de estas estaciones también se transmiten a EUMETSAT y se redistribuyen para proporcionar un servicio regional con una latencia de aproximadamente 30 minutos. Debido a la sensibilidad a la radiación del hardware del HRPT, el Metop-A HRPT no funciona sobre las regiones polares ni sobre la anomalía del Atlántico Sur .
El mando y control de Metop se realiza desde la sala de control 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 distancia en banda S y Doppler (para la determinación de la órbita), adquisición de telemetría de mantenimiento en tiempo real y transmisión 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 transmiten ascendentemente en cada contacto del 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 ubicado en el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial , cerca de Madrid , España.
Los satélites Metop y NOAA llevan un conjunto común de instrumentos básicos. 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 medirá la velocidad y la dirección del viento sobre los océanos. Se espera que estos nuevos instrumentos supongan una importante contribución a la creciente necesidad de datos globales rápidos y precisos para mejorar la predicción numérica del tiempo. Esto, a su vez, conducirá a pronósticos meteorológicos más fiables y, a largo plazo, ayudará a monitorear el cambio climático con mayor precisión.
Además de sus usos meteorológicos, proporcionará imágenes de la superficie terrestre y oceánica, así como equipos de búsqueda y rescate para ayudar a los barcos y aeronaves en peligro. También lleva a bordo un sistema de retransmisión de datos que se conecta a boyas y otros dispositivos de recopilación de datos.
El 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 , tras seis intentos. Con un peso de poco más de 4000 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 de Envisat , que se lanzó en 2002. [6]
La primera señal del satélite se recibió a las 18:35 BST del 20 de octubre de 2006, y se confirmó que el satélite se encontraba 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 después de 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 [7] —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 su carga útil de instrumentos antes de que se declarara operativo. Antes de ese momento, la Oficina Meteorológica recibió datos y comenzó a probarlos y luego a usarlos como información para las ejecuciones operativas de predicción numérica del tiempo .
Metop-A fue declarado plenamente operativo a mediados de mayo de 2007 y los datos completos de sus 11 instrumentos científicos están disponibles para sus usuarios en condiciones operativas [8].
Metop-B fue declarado completamente operativo y se declaró que reemplazaría a Metop-A como "el principal satélite meteorológico SSO operativo de EUMETSAT" en abril de 2013. [9]
El lanzamiento de Metop-C estaba previsto para finales de 2016 [10] , pero se pospuso hasta 2017 [11] y se lanzó con éxito el 7 de noviembre de 2018.
Debido a que el rendimiento en órbita de Metop-A y Metop-B fue más prolongado de lo esperado, las tres naves espaciales Metop se utilizaron simultáneamente hasta el desmantelamiento de Metop-A, Metop-B y, finalmente, Metop-C. Las naves espaciales Metop serán reemplazadas en su función operativa por los satélites MetOp de segunda generación . EUMETSAT comenzó a desorbitar Metop-A en noviembre de 2021 [12]
Las primeras contribuciones atmosféricas de Metop-A fueron realizadas por el Experimento-2 de Monitoreo Global del Ozono (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 (1995) de ERS-2 , proporcionó cobertura de la mayoría de las áreas del planeta Tierra midiendo el ozono atmosférico , la distribución de la radiación ultravioleta superficial y la cantidad de dióxido de nitrógeno (NO 2 ). [13] Además, la fluorescencia de clorofila inducida por el sol, un indicador de la producción primaria bruta , se puede observar utilizando el instrumento GOME-2. [14] [15] El instrumento GOME-2 proporciona una segunda fuente de observaciones de ozono que complementan los datos de los instrumentos de ozono SBUV/2 en los satélites NOAA-18 y NOAA-19 , que son parte del IJPS. [16]
Uno de los instrumentos más importantes que lleva a bordo el Metop es el interferómetro de sondeo atmosférico por infrarrojos (IASI), el interferómetro de sondeo infrarrojo más preciso que se encuentra actualmente en órbita. El IASI observa la atmósfera en el infrarrojo (3,7 – 15,5 μm) en 8461 canales, lo que permite medir la temperatura atmosférica con una precisión de 1 °C y la humedad relativa con una precisión del 10 % en cada segmento de 1 km de altura. La superficie de la Tierra se revisa dos veces al día. El IASI por sí solo produce la mitad de todos los datos del Metop.
Metop-A y Metop-B fueron lanzados respectivamente el 19 de octubre de 2006 y el 17 de septiembre de 2012, [17] desde el Cosmódromo de Baikonur , y Metop-C fue lanzado el 7 de noviembre de 2018 desde el Centro Espacial Guyanais , en el puerto espacial de Kourou , Centro Espacial de Guayana . [18]
En un principio, se había previsto que los siguientes satélites Metop se lanzaran a intervalos de aproximadamente cinco años, con una vida útil prevista de cinco años, por lo que solo habría un satélite operativo a la vez. Sin embargo, basándose en el buen rendimiento de los satélites Metop-A y Metop-B, el consejo de EUMETSAT acordó ampliar el programa EPS hasta al menos 2027. [19] Metop-A estuvo en funcionamiento hasta el 30 de noviembre de 2021, y se prevén ampliaciones similares para Metop-B y Metop-C.
La última maniobra de salida del plano de la Metop-A se realizó en agosto de 2016; casi todo el combustible restante a bordo de la Metop-A se destinó a las operaciones de eliminación al final de su vida útil necesarias para poner la Metop-A en una órbita que se desintegrará y provocará el reingreso en un plazo de 25 años, de conformidad con las Directrices de mitigación de desechos espaciales ISO 24113. [20] A finales de 2022, se aplicó el mismo proceso de reserva de combustible en la Metop-B. La gran mayoría del consumo de combustible durante la fase de operaciones es necesaria para compensar la deriva de inclinación y mantener una órbita heliosincrónica (SSO) con una hora local media del nodo ascendente (LTAN) de 21:30, y se estima que la plataforma puede sobrevivir al menos 5 años con una LTAN a la deriva. [21] Estas operaciones de eliminación al final de su vida útil no estaban planificadas inicialmente, pero se consideraron necesarias después de que la colisión Iridium-Cosmos y la prueba antisatélite Fengyun-1C empeoraran 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 comparten inicialmente la misma órbita separados por aproximadamente un tercio de una órbita, aunque Metop-A se desplaza en LTAN. Sin embargo, después del verano de 2020, Metop-C fue reubicado para estar aproximadamente a media órbita de Metop-B, y Metop-A se mantuvo entre los otros Metops en preparación para su eliminación. La transmisión de imágenes de alta velocidad (HRPT) de Metop-B y Metop-C transmite datos en tiempo real de forma continua.
Metop-A redujo su órbita realizando 23 maniobras de apogeo para vaciar casi por completo sus tanques de combustible y se espera que vuelva a ingresar a la atmósfera terrestre dentro de 25 años. Metop-A fue desmantelado 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 Metop-A, pero 6 años después. Debido a la deriva 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 reorganizará después del lanzamiento del primer Metop-SG, de modo que se pueda realizar una misión en tándem entre Metop-SGA1 y Metop-C para calibrar de forma cruzada los instrumentos antiguos y nuevos. Después de la misión en tándem, todos los Metops se pondrán en fase de tal manera que estén separados por la mitad o un cuarto de órbita.
