European Remote Sensing Satellite ERS

En esta frecuencia se puede encontrar radares de precisión de largo alcance usados para el rastreo preciso de misiles, así como radares meteorológicos de mediano alcance (Skolnik, 1990).

La serie de satélites “European Remote Sensing SatelliteERS” (Figura 41), a cargo de la

Agencia Espacial Europea ESA (European Space Agency), se inició con el lanzamiento de

ERS-1 el 17/julio/1991, y en septiembre del mismo año se cumplió la validación de sus capacidades interferométricos (Ferretti et al., 2007), y tuvo continuidad en ERS-2 con el lanzamiento del 21/abril/ 1995. ERS-2 continuó con sus operaciones aunque con una disminución en la exactitud de control de altitud debido a una falla de giro que ocurrió en enero del 2001 (Ferretti et al., 2007). Poco tiempo después del lanzamiento de ERS-2, ESA decidió enlazar los dos satélites en la primera “Misión Tandem”, la cual tuvo una duración de nueve meses. Durante éste tiempo la misión ofreció una oportunidad única de observar cambios en un periodo de tiempo muy corto, porque ambos satélites orbitaban la Tierra con una diferencia de 24 horas. Lamentablemente, en marzo del 2000 por falla computacional ERS-1 terminó sus operaciones (Ferretti et al., 2007).

A finales de 1999, los giroscopios en ERS-2 fallaron, por lo que fue difícil controlar el ángulo de lado (squint angle) de la nave espacial. Datos adquiridos luego de esta fecha pueden tener el centroide Doppler fuera del rango aceptable y ser menos útiles para interferometría (Sandwell, 2008). De acuerdo al sitio de la ESA (2011), debido a la terminación de la vida útil del satélite ERS-2, gradualmente se está disminuyendo la altitud de su órbita hasta llegar aproximadamente a 550 Km, para reducir al mínimo el riesgo de colisión con otros satélites y habilitar que el satélite ingrese a la atmósfera terrestre y empiece su fusión. La destrucción ocurre luego de 25 años de su funcionamiento.

De acuerdo al Instituto Delft para la Investigación Espacial Orientada a la Tierra (Scharroo, 2011a), ERS-1 y ERS-2 tienen fases de misiones. Las fases de misiones de ERS-1 son las siguientes:

Fase A: Puesta en Fase: 25/julio/1991 – 10/diciembre/1991

Fase B: Fase de Hielo: 28/diciembre/1991 – 30/marzo/1992

Fase R: Modo de Campaña Roll Tilt: 4/abril/1992 – 13/abril/1992

Fase C: Fase Multidisciplinaria: 14/abril/1992 – 21/diciembre/1993

Fase D: Segunda Fase de Hielo: 23/diciembre/1993 – 10/abril/1994

Fase E: Primera Fase Geodésica: 10/abril/1994 – 28/septiembre/1994

Fase F: Primera Fase Geodésica: 28/septiembre/1994 – 21/marzo/1995

Fase G: Fase Tandem: 21/marzo/1995 – 5/junio/1996

ERS-2 tiene solamente la fase de misión A:

Fase A: Fase Multidisciplinaria: 29/abril/1996 - 2001

A escala regional, a partir de la detección automática o semiautomática de imágenes ERS se realizan aplicaciones de vigilancia en las costas, contaminación marina y cambios de uso del suelo. Sus principales aplicaciones se enfocan en el impacto de actividades humanas sobre el medio ambiente y el monitoreo de desastres naturales como inundaciones severas o

terremotos (ESA).

La Figura 42 muestra la geometría de adquisición de ERS y sus principales parámetros como son el ángulo de incidencia (θ) y el ángulo off-nadir.

En su modo principal de adquisición, ERS tiene una cobertura de re-visita de 35 días. ERS-2 opera en polarización vertical (VV) en banda C (frecuencia 5,3 GHz). Para procesamiento de imágenes SAR, ERS-2 es compatible con ERS-1. Las escenas ERS cubren aproximadamente un área de 100 x 100 Km (Colesanti y Wasowsky, 2006). Para sensores SAR como ERS-1/2 y ENVISAT ASAR que orbitan alrededor de 900 Km, huella cubierta por un solo pulso transmitido es alrededor de 5 Km de longitud en dirección acimut (SARMAP 2008).

La órbita de ERS-2 es elíptica, está sincronizada con el sol a una altitud aproximada de 800 Km y con 98° de inclinación. ERS da una vuelta completa al planeta una vez cada 100 minutos (NASA, 2011), (ESA, 2011). Las órbitas de adquisición de ERS son ascendentes y descendentes. En terrenos planos, el ángulo de incidencia (θ) que varía desde 19° en rango cercano, a 26° en rango lejano, es un poco más grande que el ángulo off-nadir debido a la curvatura de la superficie Terrestre (Colesanti y Wasowsky, 2006).

ERS está compuesto de varios instrumentos que permiten manejar un flujo continuo de información de la superficie de los océanos y emersión del suelo (NASA). A continuación se

indican los instrumentos:

 SAR – Radar de Apertura Sintética

 SCAT – Wind Scaterrometer

 RA – Altímetro de radar (Radar Altimeter)

 ATSR – Radiómetro de Exploración (Along-Track Scanning Radiometer)

 Microwave Sounder

 GOME – Experimento de monitoreo global del ozono (Global Ozon Monitoring

Experiment)

 PRARE – Precise Range and Range-Rate Equipament

 LRR – Laser Retro-Reflector

ERS-1 consiste de dos sensores radar y un explorador de infrarrojo térmico. El equipo

más importante es el instrumento activo de micro-ondas (AMI, por sus siglas en inglés) que

contiene un radar de imágenes y un dispersómetro de viento. El radar de imágenes se utiliza en modo imagen, trabajando en banda C (5,3 GHz), polarización vertical semejante, con una resolución espacial de 26 m en rango y entre 6 y 30 m en acimut, y un área cubierta de 102 Km, el ángulo medio de incidencia es 23° (Chuvieco, 2002). Sin embargo, para algunas

aplicaciones experimentales varía a más de 35° (CRISP, 2011). El instrumento altímetro de radar, mide con precisión variaciones en la altura del satélite sobre el nivel del mar y hielo. El radiómetro de exploración construye imágenes termales detalladas de mares y océanos a partir de mediciones de temperatura de la superficie (NASA, 2011). ERS-1 y ERS-2 tienen idéntico diseño, con la diferencia de que ERS-2 incluye el nuevo instrumento GOME, diseñado para monitorear niveles de ozono en la atmósfera y proporciona medidas del contenido en la atmósfera de diversos gases (ozono, dióxido de nitrógeno, oxígeno, etc.) (NASA, 2011), (ESA, 2011) (Chuvieco, 2002). Los parámetros del modo de imagen SAR se indican a continuación en la Tabla 10:

Tamaño de la antena SAR 10 m de longitud, 1 metro de ancho Frecuencia 5.3 GHz (banda C )

Ancho de banda 15.55 MHz Rango PRF 1640-1720 Hz Duración del pulso largo 37.1 microsegundos Longitud del pulso comprimido 64 ns

Polarización Vertical lineal

I and Q quantisation 5 bits para OGRC, 6 bits para OBRC Resolución radiométrica 2.5 dB a sigma-nought = -18 dB Ancho de la franja 80.4 Km

Ángulo de incidencia 23 ° Velocidad de transmisión de datos 105 Mbps

Tabla 10: Principales parámetros del modo de imagen SAR de ERS. Fuente: CRISP (2011)