Programado para su lanzamiento el jueves 15 de diciembre, el satélite Surface Water and Ocean Topography (SWOT) promete proporcionar una contabilidad extraordinaria del agua en gran parte de la superficie de la Tierra. Sus mediciones del agua dulce y del océano ayudarán a los investigadores a abordar algunas de las cuestiones climáticas más apremiantes de nuestro tiempo y ayudarán a las comunidades a prepararse para un mundo que se calienta. Hacer esto posible es un instrumento científico llamado interferómetro de radar de banda Ka (KaRIn).
Años en desarrollo, el instrumento ha sido diseñado para capturar mediciones muy precisas de la altura del agua en los cuerpos de agua dulce de la Tierra y el océano. KaRIn medirá la altura del agua en el océano, «viendo» características como corrientes y remolinos que tienen menos de 20 kilómetros (13 millas) de ancho, hasta 10 veces más pequeños que los detectables con otros satélites de nivel del mar. También recopilará datos sobre lagos y embalses de más de 62 500 metros cuadrados (15 acres) y ríos de más de 100 metros (330 pies) de ancho.
“Para el agua dulce, este será un salto cuántico en términos de nuestro conocimiento”, dijo Daniel Esteban-Fernandez, gerente de instrumentos KaRIn en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. Por ejemplo, los investigadores actualmente tienen buenos datos sobre solo unos pocos miles de lagos en todo el mundo; SWOT aumentará ese número a por lo menos un millón.
El instrumento KaRIn de vanguardia se encuentra en el corazón de esta misión internacional, la última de una larga colaboración entre la NASA y la agencia espacial francesa Centre National d’Études Spatiales (CNES), con contribuciones de la Agencia Espacial Canadiense (CSA) y la Agencia Espacial del Reino Unido.
Una imagen más grande
Hasta ahora, los investigadores que buscaban estudiar un cuerpo de agua dependían de instrumentos que miden en lugares específicos, como medidores en ríos o el océano, o que están basados en el espacio, recopilando datos a lo largo de estrechas «pistas» de la Tierra que pueden ver desde la órbita. Luego, los investigadores tienen que extrapolar si quieren tener una idea más amplia de lo que está sucediendo en un cuerpo de agua.
KaRIn es diferente. El instrumento de radar utiliza la frecuencia de banda Ka en el extremo de microondas del espectro electromagnético para penetrar la capa de nubes y la oscuridad de la noche. Como resultado, puede tomar medidas independientemente del clima o la hora del día. La configuración del instrumento consta de una antena en cada extremo de un brazo de 33 pies (10 metros) de largo. Al hacer rebotar pulsos de radar en la superficie del agua y recibir la señal de retorno con ambas antenas, KaRIn recopilará datos a lo largo de una franja de 50 kilómetros (30 millas) de ancho a cada lado del satélite. «Con los datos de KaRIn, podremos ver realmente lo que está sucediendo, en lugar de depender de estas extrapolaciones», dijo Tamlin Pavelsky, líder de ciencia de agua dulce de la NASA para FODA, con sede en la Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill.
Latest International Water Satellite Packs an Engineering Punch
This illustration shows the Surface Water and Ocean Topography (SWOT) satellite in orbit with sunlight glinting off one array of solar panels, as well as both KaRIn instrument antennas deployed.
Credits: CNES
Meet the scientific heart of the Surface Water and Ocean Topography mission, which will see Earth’s water in higher definition than ever before.
Set for a Thursday, Dec. 15 launch, the Surface Water and Ocean Topography (SWOT) satellite promises to provide an extraordinary accounting of water over much of Earth’s surface. Its measurements of fresh water and the ocean will help researchers address some of the most pressing climate questions of our time and help communities prepare for a warming world. Making this possible is a scientific instrument called the Ka-band Radar Interferometer (KaRIn).
Years in development, the instrument has been designed to capture very precise measurements of the height of water in Earth’s freshwater bodies and the ocean. KaRIn will measure the height of water in the ocean, “seeing” features like currents and eddies that are less than 13 miles (20 kilometers) across – up to 10 times smaller than those detectable with other sea level satellites. It will also collect data on lakes and reservoirs larger than 15 acres (62,500 square meters) and rivers wider than 330 feet (100 meters) across.
Members of the international Surface Water and Ocean Topography (SWOT) mission test one of the antennas for the Ka-band Radar Interferometer (KaRIn) instrument in a clean room at NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California.
Credits: NASA/JPL-Caltech
“For freshwater, this will be a quantum leap in terms of our knowledge,” said Daniel Esteban-Fernandez, KaRIn instrument manager at NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California. For example, researchers currently have good data on only a few thousand lakes around the world; SWOT will increase that number to at least a million.
The cutting-edge KaRIn instrument lies at the heart of this international mission, the latest in a longstanding collaboration between NASA and the French space agency Centre National d’Études Spatiales (CNES), with contributions from the Canadian Space Agency (CSA) and the UK Space Agency.
A Bigger Picture
Until now, researchers looking to study a body of water relied on instruments that measure at specific locations – like gauges in rivers or the ocean – or that are space-based, gathering data along narrow “tracks” of Earth they can see from orbit. Researchers then have to extrapolate if they want a broader idea of what’s happening in a water body.
KaRIn is different. The radar instrument uses the Ka-band frequency at the microwave end of the electromagnetic spectrum to penetrate cloud cover and the dark of night. As a result, it can take measurements regardless of weather or time of day. The instrument configuration consists of one antenna at each end of a boom that’s 33 feet (10 meters) long. By bouncing radar pulses off the water’s surface and receiving the return signal with both antennas, KaRIn will collect data along a swath 30 miles (50 kilometers) wide on either side of the satellite. “With KaRIn data, we’ll be able to actually see what’s happening, rather than relying on these extrapolations,” said Tamlin Pavelsky, the NASA freshwater science lead for SWOT, based at the University of North Carolina, Chapel Hill.
nasa.gov