Llançada amb èxit la missió de l’Agència Espacial Europea que estudiarà les propietats hidrològiques de la Terra des de l’espai

Les missions Scout de l’Agència Espacial Europea (ESA) són projectes d’observació de la Terra, àgils i de baix cost, dissenyats per posar a prova noves tecnologies. Investigadors de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) participen en la primera d’elles, anomenada HydroGNSS, que es va llançar ahir, 28 de novembre de 2025. Composta per dos satèl·lits idèntics posats en òrbita des de Califòrnia a bord d’un coet Falcon 9 de l’empresa SpaceX, el seu objectiu és avançar en la comprensió global de la disponibilitat de l’aigua i dels efectes del canvi climàtic sobre el cicle hidrològic de la Terra.

L’empresa Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL) al Regne Unit va confirmar que l’estació terrestre de KSAT a Svalbard (Noruega) havia rebut senyals, el que indica que ambdós satèl·lits es troben en òrbita al voltant de la Terra sense incidents. Ambdós satèl·lits faran servir una tècnica innovadora coneguda com reflectometria del Sistema Global de Navegació per Satèl·lit (GNSS, per les seves sigles en anglès) per explorar la presència de l’aigua.

Es tracta d’una tècnica de teledetecció que utilitza les reflexions dels senyals dels satèl·lits de navegació sobre la superfície terrestre per mesurar paràmetres físics de la Terra. En concret, els satèl·lits HydroGNSS capturen senyals de banda L (ones de ràdio utilitzades en comunicacions satel·litàries) procedents de sistemes de navegació com el GPS (Global Positioning System, dels Estats Units) i Galileo (sistema de navegació per satèl·lit de la Unió Europea). Aquests sistemes transmeten senyals de microones de banda L que varien en reflectir-se a la superfície terrestre. Això permetrà als satèl·lits comparar els senyals reflectits des de la Terra amb els senyals GNSS directes (rebuts des dels sistemes de navegació sense tocar la superfície terrestre) per obtenir informació rellevant sobre les propietats relacionades amb el cicle de l’aigua, entre altres aspectes.

Per això, cada satèl·lit compta amb un receptor de cartografiat de retard Doppler, un sistema que genera un mapa d’energia, amb una funció similar a una fotografia, que permet comprendre com és la superfície on rebota el senyal emès. El receptor consta de dues antenes: una de zenital, que rastreja els senyals GNSS directes; i una antena nadir, que recull els senyals reflectits i els processa per generar mapes Doppler de retard. Mitjançant aquesta tècnica, aquests dos petits satèl·lits que orbiten la Terra amb una separació de 180 graus mesuraran la humitat del sòl, l’estat de congelació i desglaç, les inundacions i la biomassa aèria. Aquestes dades no només seran vitals per comprendre millor el cicle de l’aigua, sinó també per a altres usos com la predicció d’inundacions i la planificació agrícola.

A més, en observar l’extensió de les inundacions i les zones humides, HydroGNSS ajudarà a identificar aiguamolls que sovint resten ocults sota la coberta forestal: ecosistemes que poden actuar com a importants fonts de metà. La informació sobre els estats de congelació i desglaç proporcionarà perspectiva sobre el balanç de la radiació de la superfície terrestre, els intercanvis d’energia i carboni amb l’atmosfera i el comportament del permagel subsuperficial en latituds altes. Així mateix, les dades sobre la biomassa aèria contribuiran a les estimacions de les reserves de carboni forestal i el seu paper en el cicle global del carboni.

«Aquesta missió demostrarà una forma rendible de monitorar variables clau de la hidrologia, el clima i els oceans, amb un fort impacte en la nostra vida quotidiana», afirma Estel Cardellach, investigadora de l’IEEC a l’ICE-CSIC i pionera en l’estudi i desenvolupament de la tècnica de reflectometria GNSS.

La missió proporcionarà mesuraments de variables hidrològiques climàtiques, com ara la humitat, les zones inundades, la profunditat de congelació o la biomassa forestal. Aquestes seran clau per ajudar a comprendre el canvi climàtic i contribuiran al desenvolupament de models meteorològics, el cartografiat ecològic, la planificació agrícola i la preparació davant inundacions.

«Els satèl·lits HydroGNSS demostraran noves característiques de la tècnica de reflectometria GNSS, el que millorarà la resolució espacial dels mesuraments i la seva precisió», afirma Weiqiang Li, investigador de l’IEEC a l’ICE-CSIC que participa en la missió.

L’equip de l’IEEC a l’ICE-CSIC és responsable del desenvolupament i implementació dels algoritmes per a la detecció d’aigües superficials: el que es coneix com el producte d’inundacions superficials i aiguamolls. Aquests algoritmes es duen a terme operativament en el segment terrestre de dades de la càrrega útil per proporcionar, amb baixa latència, les ubicacions amb presència d’aigua a terra, a causa de cossos d’aigües permanents, inundacions o l’extensió d’aiguamolls. La tècnica GNSS-R té la capacitat de detectar aigües superficials de dia i de nit, en qualsevol condició climàtica i, fins i tot, davant una vegetació extremadament densa. Això la converteix en una tècnica única que complementa els enfocaments tradicionals, com la imatge òptica o els radars d’obertura sintètica, tècniques que presenten limitacions o que són entre una o dues vegades més costoses.

A més, per primera vegada, una missió de reflectometria GNSS funciona a dues polaritzacions diferents, dues bandes de freqüència electromagnètica diferents i captura senyals complexos de forma contínua a altes freqüències de mostreig.

El grup d’Observació de la Terra de l’ICE-CSIC, al qual pertanyen Estel Cardellach i Weiqiang Li, compta amb més de 20 anys d’experiència en la innovadora tècnica GNSS. Els investigadors formen part del consorci de la missió, que també inclou equips de la Universitat La Sapienza, la Universitat Tor Vergata o l’Istituto di Fisica Applicata “Nello Carrara” (IFAC-CNR) d’Itàlia; l’Institut Meteorològic Finlandès (FMI); el Centre Nacional d’Oceanografia del Regne Unit (NOC) i la Universitat de Nottingham del Regne Unit.

Inspirant-se en el concepte New Space, les missions Scout de l’ESA advoquen per l’agilitat i la innovació, utilitzant petits satèl·lits smart per miniaturitzar tecnologies que ja s’han posat a prova o per verificar noves formes d’observar el nostre planeta.

Cada missió passa de la fase de conceptualització al llançament en tan sols tres anys, amb un pressupost ajustat de 35 milions d’euros, que abraça des del disseny i la construcció fins a les operacions en òrbita. 

La directora de Programes d’Observació de la Terra de l’ESA Simonetta Cheli, afirma: «Com la primera de les missions Scout de l’ESA en ser llançada, HydroGNSS marca una fita important per a aquesta nova família de missions d’observació de la Terra ràpides i de baix cost». «Aquest llançament també representa un pas clau en l’evolució del nostre programa FutureEO, on les [missions] Scout encarnen un enfocament ràpid, àgil, innovador i rendible, que complementa les nostres missions d’investigació Earth Explorer de major envergadura», conclou.