Un satélite meteorológico «cazador» de rayos

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A 36 000 km sobre la superficie de la Tierra, este instrumento europeo de última generación monitoreará continuamente los rayos en más del 80 % del disco de la Tierra en busca de alertas tempranas de tormentas peligrosas.

Las tormentas eléctricas son fenómenos meteorológicos muy peligrosos que debemos entender para nuestra seguridad. En esta actividad los estudiantes aprenderán como se forma un rayo y cuales son las nubes asociadas a las tormentas eléctricas. Además se familiarizarán con las imágenes de radar y la identificación de áreas donde se pueden producir rayos y truenos.

A pesar de ser uno de los fenómenos visibles que acompañan al hombre desde que tiene conciencia, el origen de los rayos en las tormentas sigue siendo un enigma. La ciencia ha debatido largamente sobre el tema. Sin embargo, recientemente el problema de cómo se originan los rayos pareció resolverse gracias al descubrimiento de una «rápida ruptura positiva» de aire, que implicaba el desarrollo descendente de una vía de paso en la nube, pasando de la carga positiva en la parte superior de la nube a la carga negativa en el centro de la misma. La vía de paso se forma a una quinta parte la velocidad de la luz y puede disparar rayos. Todo coincidía con la teoría sostenida durante siglos.

Desde una órbita geoestacionaria, a 36 000 km sobre la superficie de la Tierra, este instrumento europeo de última generación monitoreará continuamente los rayos en más del 80 % del disco de la Tierra en busca de alertas tempranas de tormentas peligrosas. Sorprendentemente, es capaz de generar imágenes de eventos de rayos relativamente débiles a plena luz del sol.

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El nuevo tipo de satélite y su sensor de detección de rayos: Lightning Imager

Después de la primera y segunda generación de satélites Meteosat, la misión Meteosat Third Generation (MTG) proporcionará datos esenciales para el pronóstico del tiempo desde la órbita geoestacionaria durante las próximas dos décadas. La misión MTG comprende dos tipos de satélitescuatro MTG-Imagers y dos MTG-Sounders.

Con el primer MTG-I, MTG-I1, programado para despegar a finales de año, está todo listo para que este nuevo satélite se ajuste y esté listo para su envío al sitio de lanzamiento en el puerto espacial europeo en la Guayana Francesa.

MTG-I1 ya ha sido equipado con uno de sus instrumentos, el generador de imágenes combinado flexible, que entregará una imagen completa de la Tierra cada 10 minutos para monitorear el tiempo. También puede acercar para entregar imágenes de regiones seleccionadas cada 2,5 minutos.

Ahora es el momento de equipar el MTG-I1 con su otro instrumento principal, el Lightning Imager.

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Los rayos, que pueden ocurrir de nube a nube o de nube a suelo, son un signo seguro de turbulencia en la atmósfera y pueden usarse en modelos meteorológicos como un indicador temprano del desarrollo de eventosde tiempo adverso. Cuanto antes se puedan detectar, mejor.

El monitoreo continuo de rayos por parte del nuevo Lightning Imager hará precisamente eso: permitirá la detección temprana de tormentas y, por lo tanto, será clave para emitir advertencias oportunas, y también será particularmente relevante para la seguridad del tráfico aéreo. Sus detectores son tan sensibles que se pueden detectar eventos de rayos relativamente débiles, incluso cuando es de día.

El Lightning Imager se desarrolló en Leonardo en Florencia, Italia, y ahora se entregó a las instalaciones de Thales Alenia Space en Cannes, Francia, donde se está integrando en el satélite MTG-I.

A pesar de una arquitectura de instrumento relativamente simple, sin partes móviles, la complejidad de Lightning Imager está en la resolución y velocidad de los detectores, y el posterior procesamiento de imágenes de los datos a bordo, que rechaza automáticamente cualquier dato que no esté relacionado con rayos.

Paul Blythe, director del programa Meteosat de la ESA, explica: “En el corazón del instrumento hay cuatro cabezales ópticos, cada uno de los cuales tiene conjuntos de detectores de más de 1,2 millones de píxeles. Estas matrices se muestrean cada milisegundo para medir la energía emitida en sus respectivos campos de visión.

Para cada uno de los más de 4,8 millones de píxeles, estas señales se comparan con una imagen de referencia de la Tierra para determinar si se ha producido un relámpago. Con esta cantidad de píxeles y una frecuencia de muestreo de 1 milisegundo, la velocidad de datos sin procesar del instrumento es enorme, a varios Gbits por segundo. Luego, esto se reduce en más de un factor de 250 a través de una lógica inteligente en la electrónica frontal seguida de un procesamiento de señal avanzado en la computadora de placa única de última generación proporcionada por Thales Alenia Space.

«El resultado neto es una salida del instrumento de alrededor de 30 Mbit por segundo, de modo que solo los datos relevantes se transmiten a las estaciones terrestres para su posterior análisis«.

Esta capacidad europea se sumará y superará la capacidad del Global Lightning Monitor de EE. UU., que se transporta en los satélites GOES, y ha demostrado una contribución significativa a la capacidad general de predicción inmediata.

Con información de: https://www.tiempo.com/

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