Una incipiente misión de la NASA probará por primera vez el uso de láseres en lugar de microondas para medir con más precisión cambios en la distancia de separación entre las dos naves espaciales.
Esta técnica prometedora que mejora la precisión en al menos diez veces, llamada interferometría de rango láser, será empleada en la misión GRACE-FO, cuyo lanzamiento está previsto para el 19 de mayo.
GRACE-FO proporcionará continuidad para las mediciones históricas de las misiones GRACE durante al menos otros cinco años, mejorando aún más la comprensión científica de los procesos del sistema de la Tierra y la precisión del monitoreo y los pronósticos ambientales.
Estas misiones obtiene sus datos sobre el movimiento de la masa de la Tierra midiendo con precisión ligeros cambios en la distancia entre dos naves espaciales que vuelan una tras otra alrededor de la Tierra. Cuando los satélites encontraron un cambio en la distribución de la masa de la Tierra, como una cadena montañosa o una masa de agua subterránea, la atracción gravitacional de la Tierra sobre la nave espacial cambia la distancia entre ellos.
Las montañas del Himalaya, por ejemplo, cambiaron la distancia de separación en aproximadamente 80 micrómetros. Al calcular con precisión cada mes cómo la distancia de separación de los satélites cambió durante cada órbita y en el tiempo, fue posible detectar cambios en la distribución de la masa de la Tierra con alta precisión.
Medir el cambio en la separación entre la nave espacial fue posible con un alto grado de precisión porque cada nave espacial estaba transmitiendo microondas hacia la otra. La precisión en las mediciones es lo que ahora mejorará con el uso de láseres en lugar de las microondas.
Cada satélite GRACE-FO podrá detectar la señal láser del otro. Pero esto no es una tarea fácil. Cada láser tiene la potencia de aproximadamente cuatro punteros láser y debe ser detectado por una nave espacial a una distancia promedio de 220 kilómetros. Incluso el montaje ultrapreciso de los satélites no es suficiente para garantizar que el láser transmitido desde cada nave espacial se alineará lo suficientemente bien como para golpear a la otra nave espacial.
Como resultado, explica McKenzie, la primera vez que se enciende el interferómetro láser, los componentes del LRI en cada nave espacial necesitan realizar un escaneo para enviar las señales del instrumento y tratar de «captar» las señales del otro en todas las configuraciones posibles. La nave espacial tiene tantas configuraciones posibles que lleva nueve horas. Durante un milisegundo de esas nueve horas, habrá un flash en ambas naves espaciales para mostrar que están hablando entre sí. Después de que esta adquisición de señal se produce una vez, se formará el enlace óptico del interferómetro y luego el instrumento estará diseñado para funcionar de forma continua y autónoma.
«Estamos intentando algo que es muy difícil: la primera demostración de interferometría láser en el espacio entre satélites», dijo Gerhard Heinzel, gerente de instrumentos del Instituto Max Planck. «Pero es muy satisfactorio resolver un problema y encontrar algo que funcione».
«El interferómetro de rango láser en GRACE-FO es potencialmente una tecnología habilitadora para futuras misiones alrededor de la Tierra o incluso para mirar el universo», dijo Frank Webb, científico de proyecto de GRACE-FO en el Jet Propulsion Laboratry. «Esta nueva medición de mayor precisión debería permitir misiones más eficientes en el futuro con menor masa, potencia y costo. Estamos ansiosos por ver cómo funciona y qué nuevas señales podemos extraer de los datos».
Si tiene éxito, esta nueva tecnología, junto con un acelerómetro mejorado, promete mejorar la resolución de misiones futuras de GRACE-FO a más de 300 kilómetros de distancia, permitiendo misiones futuras para rastrear e identificar cambios en cuerpos de agua más pequeños, hielo y la Tierra sólida.
