Els satèl·lits que orbiten Mart han d’estar posicionats amb gran precisió, tant pel que fa a la seva òrbita com a la seva localització sobre la superfície marciana. També és important mesurar l’elevació del terreny de Mart, determinar-ne els paràmetres físics i poder cartografiar la seva superfície. Un dels instruments clau per a aquest propòsit són els altímetres radar, que mesuren l’alçada de la superfície situada sota el satèl·lit. Els altímetres radar ja s’utilitzen a la Terra per cartografiar diferents tipus de superfícies, com ara oceans, terres emergides, glaceres i casquets polars, així com el camp gravitatori de la Terra (el geoide). De la mateixa manera que a la Terra, els altímetres radar són excel·lents candidats per cartografiar la superfície de Mart i, com passa amb els instruments d’observació terrestre que orbiten el planeta, també cal calibrar-los per garantir mesures precises. Aquest projecte té com a objectiu utilitzar les tècniques radar més avançades per calibrar satèl·lits en òrbita terrestre, com ara el Sentinel-3 A i B, amb la finalitat de mesurar l’elevació de la superfície terrestre o, de manera equivalent, la de la superfície de Mart. Instal·larem una seu de calibratge a l’MDRS que inclou un reflector triedre i una estació GNSS.
El febrer de 2025, la Mars Desert Research Station (MDRS) a Utah es va convertir en l’escenari d’una fusió pionera entre exploració espacial i observació de la Terra. La tripulació íntegrament femenina de la missió anàloga Hypatia II, vam desplegar amb èxit un sistema de reflector triedre dissenyat per calibrar els instruments altimètrics del satèl·lits d’observació de la Terra de l’Agència Espacial Europea (ESA), concretament el Sentinel-3. Aquest projecte innovador, co-finançat per l’Agència Espacial Europea (ESA), va transformar l’estació de recerca de Mart en un punt de calibratge funcional, mantenint alhora el seu paper principal com a hàbitat de simulació marciana.
Els satèl·lits en òrbita al voltant de Mart necessiten estar posicionats amb precisió, tant pel que fa a la seva òrbita com a la seva ubicació sobre la superfície marciana. També és important mesurar l’elevació del terreny marcià. Un dels instruments clau utilitzats per a aquesta finalitat és un altímetre de ràdar, que mesura l’altura de la superfície per sota del satèl·lit. Els altímetres de ràdar ja s’utilitzen a la Terra per cartografiar diferents tipus de superfícies, com ara oceans, terres emergides, glaceres i casquets de gel, així com el camp gravitacional terrestre (el geoide).
De la mateixa manera que a la Terra, Mart requereix satèl·lits en òrbita per mesurar els seus paràmetres físics, i els altímetres de ràdar són excel·lents candidats per cartografiar la superfície marciana. Els instruments d’observació de Mart també necessiten ser calibrats per garantir mesures precises.
En aquest projecte, teníem com a objectiu utilitzar les tècniques de ràdar més avançades per calibrar satèl·lits en òrbita terrestre com el Sentinel-3 A i B, per mesurar l’elevació de la superfície terrestre o, de manera equivalent, l’elevació de la superfície marciana. Per assolir l’objectiu es va instal·lar un punt de calibratge al MDRS que inclou un reflector triedre i una estació GNSS. Aquest projecte està co-finançat per l’Agència Espacial Europea (ESA).
Instal·lació
La instal·lació del reflector triedre es va dur a terme de manera progressiva al llarg de diverses EVAs durant la missió Hypatia II, la primera quinzena de febrer de 2025, a la Mars Desert Research Station (MDRS), Utah. La instal·lació completa va requerir un mínim de vuit EVAs al llarg d’aproximadament dotze SOLs, completada íntegrament per la tripulació de la missió Hypatia II.
El primer de les EVA’s, la tripulació vam explorar el petit turó darrere de l’Hab i la zona de formigó propera. Vam estendre un cable coaxial que posteriorment alimentaria l’antena del GNSS, des del tros de formigó fins al Mòdul Principal de la base, deixant-ho tot a punt per a la instal·lació de l’antena en EVAs posteriors.
En una segona EVA, la tripulació vam sortir per la RAM transportant l’estructura del reflector en dues grans peces, juntament amb un carretó ple d’eines i cargols. Al tros de formigó, vam unir les dues peces amb cargols. En alguna ocasió una de les tripulants va haver de tornar a la RAM a buscar altres eines, com un martell, i connectar el trepant, mentre les altres membres de la tripulació fèiem els forats i cargolàvem el reflector fermament al terra. L’EVA va concloure amb èxit, tot i que encara quedava molta feina per fer.
La tercera EVA va ser matinera i exigent. L’equip vam localitzar els punts d’ancoratge per a les estaques dels cables tensors per estabilitzar el reflector. Tot seguit vam transportar els tres panells reflectors des de la RAM fins a la plataforma d’instal·lació i els van acoblar. Finalment, vam instal·lar l’antena GNSS al centre del reflector de cantonada. Ara calia que l’antena prengués mesures de posicionament durant uns dies per tal d’assegurar la mesura exacte del vèrtex del reflector que és la posició on es reflecteix el senyal del satèl·lit.
Amb vents forts prevists per al dia següent, vam prioritzar la fixació del reflector. Vam instal·lar amb èxit dos cables tensors al reflector, malgrat no vam poder col·locar el tercer per un problema de mides. Al SOL següent, durant una altra EVAs, vam aconseguir instal·lar el tercer i darrer cable tensor, completant l’estabilització de l’estructura. Durant aquest mateixa EVA, la periodista d’Hypatia II va aprofitar per realitzar una entrevista a la tripulació a peu de reflector per explicar-ne la seva utilitat.
Durant una altra EVA, la tripulació vam instal·lar barres laterals al reflector per preparar la posició final de l’antena. Finalment, en la darrera EVA, la tripulació vam muntar les barres estructurals que aguantarien l’antena del GNSS en la seva posició final, fora del triedre, i vam moure l’antena a la seva configuració definitiva, completant així la instal·lació del reflector.Posteriorment, durant una EVA rutinari, la tripulació va enganxar una placa identificativa en una de les cares del reflector, amb una explicació de què és l’instrument i quina és la seva finalitat.
Durant l’última EVA relacionat amb el reflector, la tripulació va afegir roques damunt el tros de formigó per evitar reflexions indesitjades del senyal provinents de la superfície de fora el reflector, permetent així calibracions més robustes. També es va gravar una segona entrevista amb l’especialista de missió explicant el funcionament del reflector.
La primera detecció exitosa va tenir lloc el 14 de febrer de 2025, quan els senyals de ràdar del Sentinel-3B es van reflectir sobre l’estructura recentment instal·lada. Després d’analitzar les dades, es va proposar un ajust de la finestra de recepció del satèl·lit per maximitzar-ne el temps de recollida de dades. El sistema de reflector portàtil, dissenyat específicament per a l’entorn dur del desert, va demostrar que les solucions de calibratge de baix manteniment poden integrar-se eficaçment en missions de recerca actives sense comprometre cap de les dues operacions.
Des del maig del 2025, quan la finestra va ser ajustada, s’han estat recollint i processant les dades dels satèl·lits Sentinel-3 A i B de l’ESA, que ens ajudaran a fer estimacions de la incertesa en la mesura dels altímetres, tant a la Terra com eventualment a Mart, que serviran per assolir una precisió i exactitud adequades per cartografiar els terrenys.
Conclusions
El projecte de calibratge de satèl·lits utilitzant un reflector triedre del MDRS representa una convergència pionera de la tecnologia d’observació terrestre i la recerca en exploració espacial.
En desplegar amb èxit un sistema de calibratge durant una missió anàloga, l’equip d’Hypatia va demostrar enfocaments innovadors per a la col·laboració científica i el desenvolupament d’infraestructures.
Els aspectes clau d’aquesta iniciativa van incloure: l’eficàcia provada dels reflectors passius en entorns difícils, la viabilitat d’integrar activitats de calibratge en missions anàlogues, i el valor estratègic d’ampliar les xarxes de calibratge a latituds/longituds infrarepresentades. Aquests assoliments obren noves possibilitats per a les properes missions, alhora que proporcionen un model per a enfocaments més col·laboratius a la recerca espacial.
La participació de la tripulació Hypatia II va afegir una dimensió addicional a la rellevància del projecte. Com a equip íntegrament femení que conduïa múltiples projectes de recerca simultàniament, va demostrar com les missions anàlogues poden allotjar eficientment treballs científics diversos mentre avancem en la representació femenina en camps altament tecnològics com són els relacionats amb l’espai.
