Landsat 8 es un satélite de observación de la Tierra estadounidense lanzado el 11 de febrero de 2013. Es el octavo satélite del programa Landsat y el séptimo en alcanzar la órbita con éxito. Originalmente llamado Landsat Data Continuity Mission (LDCM), es una colaboración entre la NASA y el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland , proporcionó el desarrollo, la ingeniería de sistemas de la misión y la adquisición del vehículo de lanzamiento, mientras que el USGS proporcionó el desarrollo de los sistemas terrestres y llevará a cabo las operaciones de la misión en curso. Incluye la cámara del Operational Land Imager (OLI) y el sensor infrarrojo térmico (TIRS), que se puede utilizar para estudiar la temperatura de la superficie de la Tierra y se utiliza para estudiar el calentamiento global. [2]
El satélite fue construido por Orbital Sciences Corporation , que actuó como contratista principal de la misión. [3] Los instrumentos de la nave espacial fueron construidos por Ball Aerospace & Technologies y el Centro de Vuelos Espaciales Goddard (GSFC) de la NASA, [4] y su lanzamiento fue contratado a United Launch Alliance (ULA). [5] Durante los primeros 108 días en órbita, el LDCM se sometió a una comprobación y verificación por parte de la NASA y el 30 de mayo de 2013 las operaciones se transfirieron de la NASA al USGS cuando el LDCM pasó a llamarse oficialmente Landsat 8. [6]
El Landsat 5 se retirará a principios de 2013, dejando al Landsat 7 como el único satélite en órbita del programa Landsat. El Landsat 8 garantiza la adquisición y disponibilidad continua de datos Landsat utilizando una carga útil de dos sensores, el sensor de imágenes terrestres operacional (OLI) y el sensor de infrarrojos térmicos (TIRS). Estos dos instrumentos recopilan datos de imágenes para nueve bandas de onda corta y dos bandas térmicas de onda larga, respectivamente. El satélite se desarrolló con una vida útil de cinco años, pero se lanzó con suficiente combustible a bordo para proporcionar más de diez años de operaciones.
Landsat 8 consta de tres misiones y objetivos científicos clave:
El Landsat 8 proporciona imágenes de resolución moderada, desde 15 metros hasta 100 metros, de la superficie terrestre y las regiones polares de la Tierra y opera en los espectros visible , infrarrojo cercano , infrarrojo de onda corta e infrarrojo térmico . El Landsat 8 captura más de 700 escenas al día, un aumento con respecto a las 250 escenas diarias del Landsat 7. Los sensores OLI y TIRS tendrán un rendimiento radiométrico de señal a ruido (SNR) mejorado, lo que permitirá la cuantificación de datos de 12 bits, lo que permite más bits para una mejor caracterización de la cobertura terrestre.
Parámetros planificados para los productos estándar Landsat 8 : [8]
La nave espacial Landsat 8 fue construida por Orbital Sciences Corporation , bajo contrato con la NASA, y utiliza el bus satelital estándar LEOStar-3 de Orbital . Orbital fue responsable del diseño y la fabricación del bus de la nave espacial Landsat 8, la integración de los instrumentos de carga útil proporcionados por el cliente y las pruebas completas del observatorio, incluidas las ambientales y las EMI/EMC. [9] La nave espacial proporciona energía, control de órbita y actitud, comunicaciones y almacenamiento de datos para OLI y TIRS.
Todos los componentes, excepto el módulo de propulsión, están montados en el exterior de la estructura primaria. Un único panel solar desplegable genera energía para los componentes de la nave espacial y carga la batería de níquel-hidrógeno (Ni-H 2 ) de 125 amperios hora de la nave espacial . Un registrador de datos de estado sólido de 3,14 terabits proporciona almacenamiento de datos a bordo de la nave espacial y una antena de banda X transmite datos OLI y TIRS en tiempo real o reproducidos desde el registrador de datos. El OLI y el TIRS están montados en un banco óptico en el extremo delantero de la nave espacial. [10]
El sensor de imágenes terrestres operacionales (OLI) del Landsat 8 mejora los sensores Landsat anteriores y fue construido, bajo contrato con la NASA, por Ball Aerospace & Technologies . OLI utiliza un enfoque tecnológico demostrado por el sensor Advanced Land Imager que voló en el satélite experimental Earth Observing-1 (EO-1) de la NASA. El instrumento OLI utiliza un sensor de barrido en lugar de los sensores de barrido con escobillas que se utilizaban en los satélites Landsat anteriores. El sensor de barrido alinea los conjuntos de detectores de imágenes a lo largo del plano focal del Landsat 8, lo que le permite ver toda la franja, 185 km (115 mi) de campo de visión transversal, en lugar de barrer todo el campo de visión. Con más de 7000 detectores por banda espectral, el diseño de barrido da como resultado una mayor sensibilidad, menos partes móviles y una mejor información de la superficie terrestre.
OLI recopila datos de nueve bandas espectrales. Siete de las nueve bandas son compatibles con los sensores Thematic Mapper (TM) y Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) que se encuentran en los satélites Landsat anteriores, lo que proporciona compatibilidad con los datos históricos de Landsat y, al mismo tiempo, mejora las capacidades de medición. Se recopilarán dos nuevas bandas espectrales, una banda costera/aerosol azul profundo y una banda cirros infrarroja de onda corta, que permitirán a los científicos medir la calidad del agua y mejorar la detección de nubes altas y delgadas .
El sensor de infrarrojos térmicos (TIRS), construido por el Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA , realiza imágenes térmicas y admite aplicaciones emergentes como las mediciones de la tasa de evapotranspiración para la gestión del agua. El plano focal del TIRS utiliza matrices de fotodetectores infrarrojos de pozo cuántico de arseniuro de galio (GaAs) (conocidos como QWIP) para detectar la radiación infrarroja, una novedad para el programa Landsat. Los datos del TIRS se registrarán en los datos del OLI para crear productos de datos Landsat 8 de 12 bits corregidos radiométricamente, geométricamente y según el terreno. [8] Al igual que el OLI, el TIRS emplea un diseño de sensor de barrido con un ancho de franja de 185 km. Los datos de dos bandas infrarrojas de longitud de onda larga se recopilarán con el TIRS. Esto proporciona continuidad de datos con la única banda infrarroja térmica del Landsat 7 y agrega una segunda.
Como el TIRS se incorporó tarde al satélite Landsat 8, el requisito de vida útil se relajó para acelerar el desarrollo del sensor. Por ello, el TIRS solo tiene una vida útil de tres años.
El sistema terrestre Landsat 8 realiza dos funciones principales: comando y control del satélite y gestión de los datos de la misión enviados desde el satélite. El comando y control del satélite lo proporciona el Centro de Operaciones de la Misión en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard (NASA). Los comandos se envían desde el Centro de Operaciones de la Misión al satélite a través de un Elemento de Red Terrestre (GNE). Los datos de la misión del satélite se transmiten a estaciones receptoras en Sioux Falls, Dakota del Sur , Gilmore Creek, Arkansas y Svalbard , Noruega. Desde allí, los datos se envían a través del GNE al Centro de Observación y Ciencia de los Recursos Terrestres (EROS) del USGS en Sioux Falls, donde se incorporan al Sistema de Procesamiento y Archivo de Datos. [12]
Los planes originales del Landsat 8 preveían que la NASA adquiriera datos que cumplieran las especificaciones del Landsat 8 de un sistema de satélites de propiedad y operación comercial; sin embargo, después de una evaluación de las propuestas recibidas de la industria, la NASA canceló la Solicitud de Propuestas en septiembre de 2003. En agosto de 2004, un memorando de la Oficina de Política Científica y Tecnológica de la Casa Blanca (OSTP) ordenó a las agencias federales colocar sensores de tipo Landsat en la plataforma del Sistema Nacional de Satélites Ambientales Operativos en Órbita Polar (NPOESS). Después de una evaluación de la complejidad técnica de esta tarea, se ajustó la estrategia y el 23 de diciembre de 2005, la OSTP emitió un memorando en el que ordenaba a la NASA implementar el Landsat 8 en forma de una nave espacial de vuelo libre que llevara un instrumento denominado Generador de Imágenes Terrestres Operacionales (OLI). En diciembre de 2009, se tomó la decisión de añadir un sensor infrarrojo térmico (TIRS) a la carga útil de la misión. [8] El 7 de octubre de 2022, el satélite fue fotografiado en órbita por WorldView-3 . [13]
El satélite fue lanzado a bordo de un vehículo de lanzamiento Atlas 401 con un carenado de carga útil extendida. [14] El lanzamiento tuvo lugar a las 18:02:00 UTC el 11 de febrero de 2013, desde el Complejo de Lanzamiento Espacial Vandenberg 3 (SLC-3E) en la Base Aérea Vandenberg . [15] Setenta y ocho minutos y treinta segundos después, la nave espacial se separó de la etapa superior Atlas V, completando con éxito el lanzamiento. [16]
Las primeras imágenes de la nave espacial se recogieron el 18 de marzo de 2013. [17] Landsat 8 se une a Landsat 7 en órbita, proporcionando una mayor cobertura de la superficie de la Tierra.
El 19 de diciembre de 2014, los controladores de tierra detectaron niveles de corriente anómalos asociados con la electrónica del codificador del espejo de selección de escena (SSM). La electrónica del SSM se apagó con el instrumento apuntando al nadir y se adquirieron datos TIRS, pero no se procesaron. El 3 de marzo de 2015, los operadores cambiaron la electrónica TIRS del lado A al lado B para solucionar el problema con la electrónica del codificador del lado A. El TIRS reanudó sus operaciones normales el 4 de marzo de 2015, y la recopilación de datos de calibración nominal de cuerpo negro y espacio profundo se reanudó el 7 de marzo de 2015. [18]
El 3 de noviembre de 2015, la capacidad de TIRS para medir con precisión la ubicación del espejo de selección de escena (SSM) se vio comprometida y el codificador se apagó. [19] En abril de 2016, se desarrolló un algoritmo para compensar el codificador apagado y se reanudó el informe de datos. [20] Además de estos problemas, TIRS se lanzó con una anomalía de luz difusa que aumenta la temperatura informada hasta en 4 Kelvin en la banda 10 y hasta 8 K en la banda 11. Finalmente, se determinó que la anomalía fue causada por reflejos fuera de campo que rebotaban en un anillo de retención de aleación de metal montado justo encima de la tercera lente del telescopio refractivo TIRS de cuatro lentes y sobre el plano focal TIRS. [21] [22] En enero de 2017, se desarrolló un algoritmo para estimar la cantidad de luz difusa y restarla de los datos, reduciendo el error a aproximadamente 1 K. [23]
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