Cómo ven los satélites

Imagen de satélite de Europa por la noche.  Las áreas urbanas son claramente visibles como puntos brillantes de numerosas fuentes de luz.

Desde la previsión meteorológica hasta la planificación de las vacaciones con Google Earth: las imágenes de satélite se han convertido en una parte indispensable de nuestra vida diaria. Los primeros satélites meteorológicos orbitaron la Tierra ya en la década de 1960.

Ojos afilados

Desde la década de 1970 se han utilizado satélites que fueron desarrollados para observar la superficie terrestre y que están equipados con sensores especiales para esta tarea.

Hoy en día, varios cientos de satélites orbitan nuestro planeta, muchos de ellos para la observación de la Tierra, equipados con tecnología cada vez más precisa. Los geocientíficos reciben datos importantes de ellos con los que pueden registrar cambios ambientales durante largos períodos de tiempo, monitorear eventos a gran escala en la superficie de la tierra y derivar modelos para el futuro de esto.

Es asombroso que los satélites todavía puedan ver cualquier cosa desde una distancia de varios cientos de kilómetros en la superficie de la tierra. Y por lo demás, su visión de la tierra es muy especial y fascinante.

Hermoso mundo colorido

El mundo se nos presenta a los humanos en los colores más hermosos. Lo sorprendente es que el cerebro mezcla este colorido mundo a partir de solo tres impresiones de color. La retina del ojo humano tiene receptores para los colores azul, verde y rojo, que son solo pequeñas «ventanas» dentro del espectro electromagnético de la luz solar.

Medido contra el ancho de banda de este espectro, que va desde rayos gamma de energía extremadamente alta hasta ondas de radio de onda muy larga, la parte de este espectro que es visible para nosotros es solo una pequeña fracción. Ya no podemos percibir ni siquiera el rango ultravioleta de onda corta y el infrarrojo de onda larga, que son solo de onda ligeramente más corta que el azul y de onda ligeramente más larga que el rojo.

Gráfico con los diferentes rangos de ondas del espectro electromagnético.

El espectro electromagnético

Puedo ver lo que tu no puedes ver

Los satélites de observación de la Tierra tienen sensores que pueden registrar mucho más que esta pequeña sección del espectro electromagnético que es visible para nosotros. Los satélites modernos de observación de la Tierra con los llamados sensores hiperespectrales pueden registrar alrededor de 200 longitudes de onda diferentes. Cada una de estas «ventanas» revela información diferente.

Por ejemplo, el «infrarrojo cercano» es muy importante para los geocientíficos. Esta es la porción de radiación solar que no es absorbida por la clorofila en las plantas, pero que se refleja de forma muy intensa. El verde también se refleja en las plantas (por eso las plantas nos dan esta impresión de color), pero ya no podemos percibir el infrarrojo; los sensores de satélite, por otro lado, sí.

Con estos datos de «infrarrojo cercano», los geocientíficos pueden evaluar la salud de los bosques, por ejemplo. Esto es útil para evaluar la extensión del daño forestal, como incendios forestales o talas masivas. Estas mediciones infrarrojas también son muy importantes para la agricultura.

Imagen en falso color de un satélite.

Imagen en falso color con áreas despejadas en la selva

Satélites pasivos y activos

Los satélites con sensores que solo reciben la radiación solar reflejada desde la superficie de la tierra se conocen como «satélites pasivos». Entre ellos se encuentran, por ejemplo, los satélites del programa LANDSAT de la NASA (Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio), que llevan varios años proporcionando imágenes de la tierra desde la década de 1970, o el satélite RapidEYE del DLR (Centro Aeroespacial Alemán).

Los «satélites activos», por otro lado, no solo tienen sensores que pueden detectar radiación, sino que también envían señales de forma activa a la Tierra. Por ejemplo, radiación de radar: son microondas con una longitud de onda en el rango de centímetros.

Los rayos del radar se reflejan en la superficie de la tierra y luego se registran nuevamente mediante sensores en el satélite. La distancia al objeto objetivo se puede calcular de forma extremadamente precisa a partir de la diferencia de tiempo entre «enviar señal» y «recibir señal» y así crear perfiles de altura exactos de la superficie terrestre.

Estos satélites de radar también se pueden utilizar para analizar la naturaleza del suelo o para determinar el espesor de las capas de hielo. Con sus «ojos de radar activos», los satélites pueden incluso «ver» a través de las nubes y en la oscuridad total.

Dos ojos de radar ven más: la tierra en 3D

El DLR está llevando a cabo una misión de satélite de radar única a nivel mundial con el par de satélites TerraSAR-X y TanDEM-X. Los dos satélites rodean la Tierra en vuelo en tándem y con una vista de radar estereoscópica desde una altura de 514 kilómetros y solo a unos 200 metros de distancia.

Han estado proporcionando a los geocientíficos datos desde 2010, a partir de los cuales se genera un modelo de elevación tridimensional de alta precisión de toda la tierra.

En 2014, TerraSAR-X, junto con su hermano gemelo TanDEM-X, trazó un mapa de la superficie de la tierra completamente en 3D después de varias circunnavegaciones. El modelo del terreno de toda la tierra con una cuadrícula de doce por doce metros y una precisión de altura de más de dos metros está listo desde 2016.

Gráfico: TerraSAR-X y TanDEM-X en vuelo en tándem sobre la tierra.

Juntos ven espacialmente: TerraSAR-X y TanDEM-X