Cómo detectar movimientos milimétricos en la Tierra desde el Espacio

Satélites espaciales preparados para detectar mínimos temblores producidos en  la superficie terrestre para prevenir catástrofes

Una técnica llamada radar de apertura sintética interferométrica (InSAR) se utiliza actualmente para detectar pequeños movimientos de la superficie terrestre desde el espacio. Consiste en satélites radar que trasladan información cada seis días. Envían microondas de radar a la superficie del suelo y miden el eco que les es devuelto. Así, pueden medir cambios milimétricos en una franja de cientos de kilómetros de ancho.

Esta herramienta es imprescindible para los científicos que estudian los movimientos de nuestro planeta. InSAR se utiliza para rastrear cómo fluyen las corrientes de hielo, cómo se deslizan las fallas en los terremotos, o cómo se mueve el suelo debido a la minería o la extracción de agua.

Desde 2018, los satélites SAR civiles y comerciales en órbita se han duplicado, y una docena más se lanzarán este año, alcanzando una cifra superior a 60. Estas flotas pronto podrán detectar los cambios superficiales diarios, o incluso a cada hora, en casi toda la Tierra.

¿Desde cuándo existe este radar?

El Radar de Apertura Sintética (SAR, por sus siglas en inglés) se creó en los años 50 como herramienta de reconocimiento militar aéreo. Se le denomina de apertura “sintética” porque su antena es más pequeña que la de los satélites habituales.

Las imágenes SAR, por sí solas, son suficientes para muchos tipos de vigilancia. Como la lucha antiterrorista o el seguimiento de vertidos de petróleo en el océano. Sin embargo, InSAR va más allá. Compara dos imágenes SAR de la misma zona, adquiridas en momentos diferentes. Esto da lugar a mapas denominados interferogramas que muestran el desplazamiento de la superficie del suelo entre los dos períodos de tiempo.

Funcionamiento del sistema InSAR para detectar movimientos en la superficie. Fuente: COMET

Así empezó a funcionar este radar

El primer radar SAR se lanzó en 1987 y formaba parte del primer satélite lanzado por la NASA para observar los océanos de la Tierra, el satélite Seasat. Aunque al poco tiempo un cortocircuito terminó con la misión, durante 12 días pudo captar cómo se hinchaban los campos del Valle Imperial de California a medida que absorbían el agua de riego.

Esta observación sirvió para que después se utilizase InSAR por primera vez para comparar imágenes del antes y después de un terremoto que  sacudió Landers, en California, EE. UU, en 1992. Los investigadores del Centro Nacional de Estudios Espaciales francés encontraron que la falla se había desplazado hasta seis metros y que el suelo se hundió 2 km alrededor de esta.

Desde entonces, InSAR se ha utilizado para múltiples investigaciones: el hundimiento del suelo debido a la extracción de agua en una de las regiones agrícolas más productivas del mundo; la velocidad de las corrientes de los hielos polares debido al cambio climático, o los daños causados por el huracán Dorian en Bahamas en 2019.

En estas misiones, las imágenes se recogían una vez al mes, y los investigadores tenían que corregir a menudo órbitas cambiantes. Además, no se podía ver cómo se desarrollaban los acontecimientos en tiempo real.

Estos errores se mejoraron en 2014 con el satélite de la Agencia Espacial Europea, Sentinel-1, que enviaba imágenes cada 12 días. Dos años después, se lograron imágenes cada seis días.

Datos proporcionados por el satélite Sentinel-1 sobre el terremoto de magnitud 7.8 que sacudió el centro de Nepal en 2015. La distancia entre cada franja representa el movimiento del suelo. Cuanto más juntas están las franjas, mayor es deformación del suelo durante el terremoto. Fuente: ESA

Gracias a la inteligencia artificial, las últimas actualizaciones han permitido a los investigadores procesar cientos de imágenes de un día para otro e incluso detectar terremotos lentos que se suelen pasar por alto. Este tipo de terremotos no liberan las drásticas ondas sísmicas habituales, por lo que no producen temblores, como ocurrió con el terremoto que duró 50 días en Turquía, pero nadie sintió.

Cuáles son sus futuras aplicaciones

Un estudio reciente de la Universidad de Bristol ha comprobado que este sistema se puede utilizar para vigilar volcanes que se creen inactivos.

Península Ibérica vista con datos proporcionados por el satélite Sentinel-1. Los colores de cada cuadrado representan los datos disponibles por cada área, que pueden descargarse al clickar en el link superior. Fuente: COMET-LICS

El sistema de InSAR está incluido en una de las propuestas para mandar misiones a Venus dentro del programa Discovery de la NASA. Este programa pretende explorar el Sistema Solar y, esta misión en concreto, bautizada como VERITAS, trazará un mapa topográfico del planeta con una resolución de 250 m.

Países como Italia, Argentina, Japón o China tienen previsto lanzar satélites SAR dentro de poco. Del mismo modo que la misión NISAR, entre la NASA y la ISRO (la Organización de Investigación Espacial India), que lanzará satélites SAR en los próximos años para proporcionar imágenes de toda la superficie terrestre cada seis días.

La empresa privada ICEYE, por su parte, tiene el objetivo de crear una constelación de mini satélites SAR. El cohete de SpaceX, Falcon 9, lanzado el pasado 24 de enero, transportaba tres de estos satélites, y se espera que este año se lancen otros ocho más.

Hasta ahora estos mini satélites se han centrado en la vigilancia de las inundaciones, pero esperan sacar a la luz los desplazamientos y temblores del planeta cada día. De este modo, la tecnología ayudará a prevenir catástrofes escuchando la verdadera inquietud de las profundidades de la Tierra.