Satélite meteorológico

Ya en 1946, se estaba desarrollando la idea de utilizar cámaras en órbita para observar el clima. Esto se debía a la escasa cobertura de datos de observación y al alto costo de usar cámaras de nubes en cohetes. En 1958, se crearon los primeros prototipos de TIROS y Vanguard (desarrollado por el Cuerpo de Señales del Ejército ). ^{[ 3 ]} El primer satélite meteorológico, Vanguard 2 , se lanzó el  17 de febrero de 1959. ^{[ 4 ]} Fue diseñado para medir la cobertura y la resistencia de las nubes, pero un eje de rotación deficiente y su órbita elíptica le impidieron recopilar una cantidad significativa de datos útiles. Los satélites Explorer 6 y Explorer 7 también contenían experimentos relacionados con el clima. ^{[ 3 ]}

El primer satélite meteorológico que se consideró un éxito fue TIROS-1 , lanzado por la NASA el  1 de abril de 1960. ^{[ 5 ]} TIROS operó durante 78  días y demostró ser mucho más exitoso que Vanguard  2. Otros programas tempranos de satélites meteorológicos incluyen el Programa de Aplicaciones de Satélites de Defensa (DSAP) de 1962 ^{[ 6 ]} y la serie soviética Meteor de 1964 .

TIROS allanó el camino para el programa Nimbus , cuya tecnología y hallazgos constituyen el legado de la mayoría de los satélites de observación de la Tierra que la NASA y la NOAA han lanzado desde entonces. A partir del satélite Nimbus 3 en 1969, los satélites del Atlántico oriental y de la mayor parte del océano Pacífico comenzaron a obtener información sobre la temperatura a través de la columna troposférica , lo que condujo a mejoras significativas en los pronósticos meteorológicos . ^{[ 7 ]}

Los satélites de órbita polar ESSA y NOAA siguieron esta tendencia a partir de finales de la década de 1960. Posteriormente, llegaron los satélites geoestacionarios, comenzando con las series ATS y SMS a finales de la  década de 1960 y principios de  la de 1970, y continuando con la serie GOES a partir de la década de 1970. Satélites de órbita polar como QuikScat y TRMM comenzaron a transmitir información sobre el viento cerca de la superficie del océano a partir de finales de la  década de 1970, con imágenes de microondas que se asemejaban a las pantallas de radar, lo que mejoró significativamente el diagnóstico de la fuerza, la intensificación y la ubicación de los ciclones tropicales durante las décadas de 2000 y 2010.

En Europa, el primer satélite meteorológico geoestacionario operativo Meteosat , el Meteosat-1, fue lanzado en 1977 a bordo de un cohete Delta. El satélite tenía un diseño cilíndrico estabilizado por rotación , con 2,1 m de diámetro y 3,2 m de altura, que giraba a aproximadamente 100 rpm y llevaba el instrumento Meteosat Visible and Infrared Imager (MVIRI). Posteriormente, se lanzaron satélites Meteosat de primera generación, a bordo de cohetes Ariane-4 europeos desde Kourou, en la Guayana Francesa, hasta el Meteosat-7, que adquirió datos desde 1997 hasta 2017, operado inicialmente por la Agencia Espacial Europea y posteriormente por la Organización Europea para la Explotación de Satélites Meteorológicos (EUMETSAT).  

Japón ha lanzado nueve satélites Himawari desde 1977.

Desde 1988, China ha lanzado veintiún satélites Fengyun .

Los satélites Meteosat de segunda generación (MSG), también estabilizados por rotación, aunque físicamente más grandes y con el doble de masa que los de primera generación, fueron desarrollados por la ESA con la industria europea y en cooperación con EUMETSAT, que luego opera los satélites desde su sede en Darmstadt, Alemania, siguiendo este mismo enfoque para todos los satélites meteorológicos europeos posteriores. Meteosat-8 , el primer satélite MSG, fue lanzado en 2002 en un lanzador Ariane-5 , llevando los instrumentos Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager (SEVIRI) y Geostationary Earth Radiation Budget (GERB), junto con cargas útiles para apoyar las misiones de búsqueda y rescate (SAR) de COSPAS-SARSAT y la plataforma de recopilación de datos (DCP) de ARGOS . SEVIRI proporcionó un mayor número de canales espectrales que MVIRI y capturó imágenes de todo el disco terrestre al doble de velocidad. El Meteosat-9 se lanzó en 2005 para complementar al Meteosat-8, mientras que el segundo par, formado por el Meteosat-10 y el Meteosat-11, se lanzó en 2012 y 2015, respectivamente.

En 2006, el primer satélite meteorológico operativo europeo en órbita terrestre baja, Metop -A, fue lanzado a una órbita heliosíncrona a 817 km de altitud por un cohete Soyuz desde Baikonur, Kazajistán. Este satélite operativo, que constituye el segmento espacial del Sistema Polar de EUMETSAT (EPS), se basó en la experiencia de las misiones experimentales ERS y Envisat de la ESA , y fue seguido a intervalos de seis años por Metop-B y Metop-C, este último lanzado desde la Guayana Francesa en un Soyuz "europeizado" . Cada uno lleva trece instrumentos pasivos y activos diferentes, que abarcan desde generadores de imágenes y sondas hasta un dispersómetro y un instrumento de ocultación radioeléctrica. El módulo de servicio del satélite se basa en la plataforma SPOT-5 , mientras que la carga útil es una combinación de instrumentos nuevos y heredados tanto de Europa como de EE. UU., en el marco del acuerdo inicial del Sistema Polar Conjunto entre EUMETSAT y la NOAA.

El satélite DSCOVR , propiedad de la NOAA, fue lanzado en 2015 y se convirtió en el primer satélite de espacio profundo capaz de observar y predecir el clima espacial. Puede detectar fenómenos meteorológicos potencialmente peligrosos, como el viento solar y las tormentas geomagnéticas . Esto es lo que ha permitido a la humanidad realizar pronósticos meteorológicos espaciales precisos y anticipatorios desde finales de la década de 2010. ^{[ 8 ]}

El programa Meteosat de Tercera Generación (MTG) lanzó su primer satélite, Meteosat-12, en 2022, con una serie de cambios respecto a sus predecesores para cumplir su misión de recopilar datos para la predicción meteorológica y la monitorización del clima. Los satélites MTG están estabilizados en tres ejes en lugar de mediante rotación, lo que proporciona mayor flexibilidad en el diseño de satélites e instrumentos. El sistema MTG cuenta con modelos de satélites de imágenes y de sondeo independientes que comparten la misma plataforma, con una configuración operativa básica de tres satélites: dos de imágenes y uno de sondeo. Los satélites de imágenes llevan el Generador de Imágenes Combinado Flexible (FCI), sucesor de MVIRI y SEVIRI, que ofrece una resolución y cobertura espectral aún mayores, escaneando todo el disco terrestre cada diez minutos, así como una nueva carga útil de Generador de Imágenes de Rayos (LI). Los satélites de sondeo llevan los instrumentos Sonda Infrarroja (IRS) y Ultravioleta Visible Infrarrojo Cercano (UVN). UVN forma parte del programa Copernicus de la Comisión Europea y cumple la misión Sentinel-4 de monitorizar la calidad del aire, los gases traza y los aerosoles sobre Europa cada hora con alta resolución espacial. Dos satélites MTG —uno de imágenes y otro de sondeo— operarán muy cerca de la posición geoestacionaria de 0 grados sobre África occidental para observar el océano Atlántico oriental, Europa, África y Oriente Medio, mientras que un segundo satélite de imágenes operará desde 9,5 grados al este para realizar una misión de escaneo rápido sobre Europa. MTG continúa prestando apoyo a Meteosat para las misiones ARGOS y de búsqueda y rescate. MTG-I1 se lanzó en uno de los últimos lanzamientos de Ariane-5, y los satélites subsiguientes se lanzarán en Ariane-6 cuando entre en servicio.

La segunda generación de satélites Metop ( MetOp-SG ) se encuentra en fase avanzada de desarrollo, y se prevé el lanzamiento del primer satélite en 2025. Al igual que con MTG, Metop-SG se lanzará a bordo de un Ariane-6 y constará de dos modelos de satélite que operarán en pares, reemplazando a los satélites individuales de primera generación para continuar la misión EPS.

Las imágenes de luz visible de los satélites meteorológicos tomadas durante el día son fáciles de interpretar incluso para la persona promedio; las nubes, los sistemas nubosos como frentes y tormentas tropicales, lagos, bosques, montañas, nieve, hielo, incendios y la contaminación como humo, niebla tóxica, polvo y bruma son fácilmente visibles. Incluso el viento se puede determinar a partir de los patrones, alineaciones y movimiento de las nubes en fotografías sucesivas. ^{[ 11 ]}

Las imágenes térmicas o infrarrojas registradas por sensores llamados radiómetros de escaneo permiten a un analista capacitado determinar la altura y el tipo de nubes, calcular las temperaturas de la tierra y del agua superficial, y localizar características de la superficie oceánica. Las imágenes satelitales infrarrojas se pueden usar eficazmente para ciclones tropicales con un patrón de ojo visible , utilizando la técnica de Dvorak , donde la diferencia entre la temperatura del ojo cálido y las cimas de nubes frías circundantes se puede usar para determinar su intensidad (las cimas de nubes más frías generalmente indican una tormenta más intensa). ^{[ 12 ]} Las imágenes infrarrojas representan remolinos o vórtices oceánicos y mapean corrientes como la Corriente del Golfo, que son valiosas para la industria naviera. Los pescadores y agricultores están interesados ​​en conocer las temperaturas de la tierra y del agua para proteger sus cultivos contra las heladas o aumentar sus capturas del mar. Incluso se pueden detectar fenómenos de El Niño. Utilizando técnicas de digitalización de color, las imágenes térmicas en escala de grises se pueden convertir a color para facilitar la identificación de la información deseada.

Los satélites meteorológicos geoestacionarios orbitan la Tierra sobre el ecuador a altitudes de 35 880  km (22 300 millas). Gracias a esta órbita , permanecen inmóviles con respecto a la Tierra en rotación y, por lo tanto, pueden registrar o transmitir imágenes de todo el hemisferio inferior de forma continua con sus sensores de luz visible e infrarrojos. Los medios de comunicación utilizan las fotos geoestacionarias en sus informes meteorológicos diarios, ya sea como imágenes individuales o en bucles de vídeo. Estas también están disponibles en las páginas de pronóstico del tiempo de las ciudades en www.noaa.gov (por ejemplo, Dallas, TX). ^{[ 13 ]}

Varias naves espaciales meteorológicas geoestacionarias están en funcionamiento. La serie GOES de Estados Unidos cuenta con tres en operación: GOES-15 , GOES-16 y GOES-17 . GOES-16 y GOES-17 permanecen estacionarias sobre los océanos Atlántico y Pacífico, respectivamente. ^{[ 14 ]} GOES-15 fue retirada a principios de julio de 2019. ^{[ 15 ]}

El satélite GOES 13, que anteriormente pertenecía a la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), fue transferido a la Fuerza Espacial de los Estados Unidos en 2019 y renombrado como EWS-G1; convirtiéndose en el primer satélite meteorológico geoestacionario propiedad del Departamento de Defensa de los Estados Unidos y operado por este. ^{[ 16 ]}

El satélite meteorológico ruso de nueva generación Elektro-L No.1 opera a 76°E sobre el Océano Índico. Los japoneses tienen el MTSAT -2 ubicado sobre el Pacífico central a 145°E y el Himawari 8 a 140°E. Los europeos tienen cuatro en operación, Meteosat-8 (41,5°E) y Meteosat-9 (0°) sobre el Océano Atlántico y tienen Meteosat-6 (63°E) y Meteosat-7 (57,5°E) sobre el Océano Índico. China actualmente tiene cuatro satélites geoestacionarios Fengyun (风云) en operación (FY-2E a 86,5°E, FY-2F a 123,5°E, FY-2G a 105°E y FY-4A a 104,5°E). ^{[ 17 ]} India también opera satélites geoestacionarios llamados INSAT que llevan instrumentos para fines meteorológicos.

Los satélites meteorológicos de órbita polar orbitan la Tierra a una altitud típica de 850  km (530 millas) en una trayectoria de norte a sur (o viceversa), pasando por los polos en su vuelo continuo. Estos satélites se encuentran en órbitas heliosíncronas , lo que significa que pueden observar cualquier lugar de la Tierra y lo visualizan dos veces al día con las mismas condiciones generales de iluminación gracias a la casi constante hora solar local . Los instrumentos a bordo de los satélites meteorológicos de órbita polar ofrecen una resolución mucho mayor que sus homólogos geoestacionarios debido a su proximidad a la superficie terrestre.

Estados Unidos cuenta con varias series de satélites meteorológicos de órbita polar, actualmente NOAA-20 y NOAA-21 ( JPSS ) operados por NOAA ^{[ 18 ]} , y el DMSP , operado por la Fuerza Espacial de Estados Unidos ^{[ 19 ]} . Europa cuenta con los satélites Metop -B y Metop-C operados por EUMETSAT ^{[ 20 ]} . Rusia cuenta con las series de satélites Meteor y Resurs-P . China cuenta con FY -3A, 3B y 3C.

Este servicio de radiocomunicaciones se clasifica de acuerdo con el Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (artículo 1) de la siguiente manera: Servicio fijo (artículo 1.20)

• Servicio fijo por satélite (artículo 1.21)
• Servicio intersatelital (artículo 1.22)
• Servicio de satélites para la exploración de la Tierra (artículo 1.51)
  • Servicio meteorológico por satélite

La asignación de frecuencias radioeléctricas se realiza de conformidad con el artículo 5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (edición de 2012). ^{[ 23 ]}

Para mejorar la armonización en la utilización del espectro radioeléctrico, la mayoría de las asignaciones de servicios estipuladas en este documento se incorporaron a las Tablas Nacionales de Asignación y Utilización de Frecuencias, cuya responsabilidad recae en la administración nacional correspondiente. La asignación puede ser primaria, secundaria, exclusiva o compartida.

• Asignación primaria: se indica escribiendo en mayúsculas (véase el ejemplo a continuación).
• asignación secundaria: se indica con letras minúsculas
• Uso exclusivo o compartido: es responsabilidad de las administraciones.

Ejemplo de asignación de frecuencia