[FPU2019] Nuevas técnicas de observación terrestre

En 1993, se sugirió el uso de señales transmitidas por los satélites de navegación (GNSS, tales como los GPS o Galileo) para teledetección de la superficie terrestre, pero no se empezó a desarrollar de forma teórica y experimental hasta finales de los 90. En aquél momento, el grupo de Observación de la Tierra del ICE-CSIC/IEEC fue el pionero en Europa en investigar esta nueva técnica. La técnica, llamada reflectometría GNSS (GNSS-R) consiste en captar señales de navegación después que éstas se han reflejado en la superficie terrestre (suelo, mares o hielos), como un radar bi-estático. La ventaja de la técnia es que el receptor es pasivo--no tiene que transmitir señales, y que desde un solo receptor se pueden captar tantas reflexiones como satélites GNSS son visibles en aquél momento. Esto da una gran densidad de puntos de observación.

Desde entonces, se han lanzado tres misiones con cargas de reflectometría GNSS: un satélite británico (TDS-1), una constelación de 8 satélites de NASA (misión CyGNSS, lanzada en Diciembre del 2016 y aún activa), y una constelación de dos satélites de la China (lanzados en Junio del 2019). Todos estos satélites utilizan la técnica más básica de reflectometría GNSS, con la que se pueden obtener parámetros de la rugosidad del mar, del hielo marino, y de la humedad del suelo. Éstas son técnicas que están madurando rápidamente, con cada vez más usuarios de aplicaciones científicas y civiles.

Sin embargo, existen otras técnicas GNSS-R que no están implementadas en estos satélites, pero que podrían mejorar las posibilidades y calidad de los productos de reflectometría. Técnicas basadas en analizar la onda portadora de las señales de navegación. Estas técnicas, a pesar de no estar implementadas en las misiones actuales, sí pueden comprobarse, a nivel de pruebas preliminares, utilizando las cortas adquisiciones en modo ‘crudo’ que tales satélites realizan de vez en cuando. El modo ‘crudo’ consiste en enregistrar las señales tal como se reciben en las antenas, sin procesado previo (a parte de bajarlos a frecuencia intermedia--IF), a intervalos de muestreo muy altos. Una vez los datos ‘crudos’ estan en el laboratorio, los podemos procesar con receptores software, de modo que cualquier nueva técnica puede ser implementada  a bajo nivel y comprobada.

El grupo de Observación de la Tierra del ICE-CSIC, tiene más de 20 años de experiencia en GNSS-R, ha desarrollado sus propios receptores específicos para GNSS-R en hardware, ha realizado gran diversidad de campañas experientales de GNSS-R, ha sido pionero en producir productos nuevos basados en datos ‘crudos’ de los satélites TDS-1 y CyGNSS y ha participado y liderado propuestas y estudios de misiones de GNSS-R la ESA (PARIS-IOD, GEROS-ISS, G-TERN). Actualmente participa en la misión de ESA PRETTY, que será la primera en implementar una de las técnicas novedosas demostradas perviamente por nuestro grupo (técnica GNSS-R interferométrica, o iGNSS-R, comprobada por primera vez con el instrumento SPIR, desarrollado por el ICE-CSIC/IEEC).

La tesis propuesta incluirá el desarrollo de nuevas técnicas GNSS-R, técnicas que actualmente no están implementadas. Para ello se utilizaran datos crudos de diferentes misiones, así como datos experimentales obtenidos con nuestros propios receptores durante campañas experimentales.