Por primera vez, la NASA ha empezado a realizar vuelos con un vehículo no tripulado por humanos y en el que se incluyen instrumentos científicos específicos para observar la atmósfera de la Tierra con gran detalle. La agencia se ha asociado con Northrop Grumman para equipar a tres aeronaves, llamadas Global Hawks, que fueron entregadas a las NASA por la Fuerza Aérea de los EE.UU. Al contrario que con las aeronaves tripuladas por humanos y equipadas con herramientas de observación terráqueas, los Global Hawks pueden volar durante 30 horas y viajar a distancias más lejanas, así como a mayores altitudes; también pueden tomar datos más precisos que los satélites y se pueden estacionar para analizar un área durante periodos de tiempo extendidos.

“Hay ciertos tipos de datos científicos atmosféricos y terráqueos que aún no poseemos, a pesar de que contamos con cosas como los satélites, las aeronaves tripuladas por humanos y las redes con base en la superficie,” afirma Robbie Hood, directora del programa de Sistemas de Aeronaves sin Tripulación Humana de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA, en sus siglas en inglés). NOAA ha alcanzado un acuerdo con la NASA para ayudar en la construcción de instrumentos científicos y en la guía de misiones científicas para los Global Hawks. Hood evaluará las aeronaves para determinar cómo pueden utilizadas del mejor modo. Por ejemplo, afirma, podrían sobrevolar un huracán para analizar si su intensidad cambia o volar sobre el ártico para analizar cambios en el hielo marino con más detalle.

La primera misión de los Global Hawks fue lanzada la semana pasada—una aeronave voló desde el Centro de Investigación Dryden Flight de la NASA en la Base de la Fuerza Aérea Edwards en California sobre el Océano Pacífico. Los científicos del proyecto lanzarán aproximadamente un vuelo a la semana hasta finales de abril. El aparato está equipado con 11 instrumentos distintos para tomar medidas y hacer mapas de los aerosoles y gases de la atmósfera, hacer perfiles de las nubes, y obtener datos meteorológicos como por ejemplo la temperatura, los vientos y las presiones. También posee cámaras de alta definición para tomar imágenes de los océanos en distintos colores.

“La primera misión es principalmente una misión de demostración para probar las capacidades del sistema,” afirma Paul Newman, co-científico del proyecto y físico atmosférico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. La aeronave también volará bajo el Satélite Aura, un satélite de la NASA que en la actualidad se dedica al estudio del ozono de la Tierra, la calidad del aire, y el clima, para validar sus mediciones, haciendo comparaciones entre sus lecturas y las nuevas mediciones que puede llevar a cabo la aeronave. “Los satélites nos proporcionan cobertura global cada día, pero no pueden observar una región con demasiada precisión. La aeronave nos puede proporcionar observaciones con frecuencia y una resolución muy alta,” señala Newman.

Los aeroplanos robóticos operan de forma completamente autónoma—los científicos programan el avión antes de su salida con los destinos a los que se desee llegar, y el avión navega por sí mismo. Sin embargo, los científicos pueden cambiar la vía de vuelo del avión una vez esté en ruta, o pilotarlo de forma remota en caso de emergencia. Puesto que los vuelos del Global Hawk pueden durar hasta 30 horas (en comparación con las 12 horas de un vuelo tripulado por humanos), el avión puede volar a regiones, tales como el ártico, que normalmente resultan demasiado peligrosas para las misiones tripuladas por humanos.

La NASA adquirió las aeronaves de la Fuerza Aérea de los EE.UU. en 2007. En un principio fueron desarrolladas para misiones de vigilancia y reconocimiento. En la actualidad, los investigadores están modificándolas para que lleven a cabo sus primeras misiones científicas extensas en la Tierra. “Podemos obtener mediciones de alta resolución in situ, y ese es realmente el estándar al que aspiramos, y algo que no hemos sido capaces de alcanzar hasta ahora,” señala Randy Albertson, director del Programa de Ciencia Aérea de la NASA en la división de ciencia terráquea en Dryden.

Entre los instrumentos a bordo de la primera misión se incluyen: un instrumento LIDAR que utiliza un pulso de láser para medir la forma, tamaño y densidad de las nubes y aerosoles; un espectrógrafo que mide y crea un mapa de contaminantes como el dióxido de nitrógeno, el ozono y los aerosoles; un fotómetro ultravioleta para mediciones de ozono; un cromatógrafo de gas para calcular los gases de efecto invernadero; un puñado de otros instrumentos capaces de medir con precisión el vapor de agua atmosférico y los clorofluorocarbonos reductores de ozono; además de cámaras de alta definición para tomar imágenes de los océanos en distintos colores y aprender acerca de sus procesos biológicos.

Los investigadores también podrán tomar muestras de la atmósfera que no hayan sido capaces de alcanzar o analizar durante grandes periodos de tiempo—la troposfera superior y la estratosfera inferior. La aeronave puede volar a una altitud de 19,812 kilómetros y puede viajar a casi 22.800 kilómetros. Esa parte de la atmósfera es “una región crucial que responde y contribuye al cambio climático en la superficie, y nos hemos dado cuenta de que apenas tomamos muestras de ella,” señala David Fahey, co-científico del proyecto y físico de investigación en el Laboratorio de Investigación de Ciencia en la Tierra de NOAA, en Boulder, Colorado. “No sabes lo que ocurre en ciertas regiones de la atmósfera, acabas malinterpretando lo que ocurre en la superficie.”

La NASA y Northrop Grumman modificaron las aeronaves para que fuesen un sistema de tipo plug-in, y que los instrumentos pudiesen extraerse fácilmente para ser repuestos por otros nuevos, dependiendo de la misión. El avión también puede ser rediseñado para misiones específicas, si así fuese necesario.

“Los aviones son realmente híbridos robóticos entre satélites y aeronaves, y que van a revolucionar el modo en que llevamos a cabo la ciencia,” afirma Newman. La siguiente misión consistirá en estudiar huracanes en el Caribe, e incluirá una nueva serie de instrumentos para los aviones.