Autoría de Josué• 28 enero, 2024• 2:22 pm• Desde la UNAM

Interfero… ¿qué? – Rosario Vázquez Morales

Hoy en día, todos los seres humanos hacemos uso de una gran variedad de tecnologías: las telecomunicaciones, los sistemas de posicionamiento global, la inteligencia artificial, la autonomía vehicular, entre muchas otras. No obstante, la mayoría de estos avances tecnológicos pasan desapercibidos o son tomados como algo “natural” en la vida diaria de las personas. Sin embargo, en el ámbito científico, mucha de la investigación que se hace en el área médica, relativa al espacio exterior o incluso en el monitoreo de los fenómenos atmosféricos no sería posible si no se contara con toda esta tecnología. En este sentido, los más de 8,000 satélites activos que se encuentran orbitando nuestro planeta nos han brindado desde los años 60 una perspectiva de la Tierra que toca el corazón a propios y extraños. Asimismo, estos aparatos espaciales, han brindado a la comunidad científica una gran cantidad de información relativa a la superficie de nuestro planeta y sus variaciones a lo largo del tiempo.

Al respecto, uno de los instrumentos que ha probado ser sumamente útil en el análisis y monitoreo continuo de la superficie terrestre es el radar (de radio, detection and ranging), un sistema que a partir de la emisión de ondas electromagnéticas (específicamente microondas) permite detectar la ubicación y/o la velocidad de un objeto (Skolnik, 2023).

Robert Watson-Watt concretó el desarrollo de este dispositivo en los años 30 (Parker Sanfuentes, 2000), principalmente con fines de detección militar. Hoy en día las aplicaciones de este tipo de sensores son incontables, ya que por tratarse de un sistema que emite su propia fuente de energía electromagnética (sensor activo) es posible contar con datos las 24 horas del día, y aún bajo condiciones meteorológicas desfavorables (ESA, 2011).

Ahora bien, debido a que con este tipo de tecnología es posible detectar de forma continua la ubicación de los objetos terrestres, también es posible detectar cambios o desplazamientos, tanto verticales como horizontales, que afectan a la superficie terrestre, tales como: erupciones volcánicas, inundaciones, sismos, deslizamientos, subsidencia del terreno, entre otros (Figura 1).

Figura 1. Mapa de desplazamiento vertical (subsidencia del terreno) promedio, obtenido para el periodo enero-mayo de 2023 en la ciudad de Querétaro. Los valores máximos rondan los 2 cm (colores rojizos) y los mínimos 6 mm (colores azules). En el mapa se observan algunas zonas con manchones rojizos difusos (centro-occidente), que representan una falta de “coherencia” en la información obtenida de la señal, no precisamente el fenómeno de subsidencia.

En este sentido, existe un tipo especial de radar, denominado SAR (por synthetic-aperture radar), que permite obtener imágenes de la superficie terrestre con alta resolución, a larga distancia y de forma lateral, lo que posibilita una representación bidimensional. Dicho instrumento es utilizando como una técnica geodésica (es decir, para estudiar la forma y dimensiones de la Tierra), la cual permite identificar movimientos superficiales a escala centimétrica (Australian Government, 2023).

Pero, ¿cómo es posible identificar desde el espacio movimientos tan pequeños? Existen diversas técnicas que se basan en el análisis de las imágenes obtenidas por los instrumentos SAR, la más común es la denominada interferometría. Esta técnica, a pesar de tener un nombre rimbombante, está basada en un fenómeno tan sencillo como lo es la transmisión de la luz, o bien, en el caso de los instrumentos de radar, en el comportamiento de los pulsos de energía de microondas que son emitidos desde el satélite (transmisor) hasta la superficie terrestre, y la forma en la que esta energía es devuelta y medida a través de un receptor. Sin embargo, para que se pueda aplicar esta técnica, es necesario que tenga lugar la superposición o “interferencia” de estos pulsos energéticos sobre una misma área en intervalos de tiempo diferentes.

En la Figura 2 se esquematiza la forma de adquisición de las imágenes SAR, así como el principio en el que se basa la interferometría. En el esquema se observa cómo el satélite emite un haz electromagnético y capta una región del terreno durante una primera “pasada”, en la que registran los componentes de amplitud y fase de la señal que regresó al sensor. En este sentido, la amplitud registrada por el receptor contendrá información sobre la pendiente del terreno y la rugosidad de la superficie; mientras que la fase contendrá información sobre la distancia existente entre el satélite y el terreno (Australian Government, 2023). Luego, durante la siguiente “pasada” del satélite sobre esta misma región (tiempo después), si hubo un cambio en el terreno (hundimiento, abombamiento, deslizamiento, estancamiento de agua, etc.), es decir, si varía la distancia originalmente captada entre el terreno y el satélite, se verá reflejado por un cambio o diferencia en la fase de la señal (representada por franjas de colores en la Figura 2).

Figura 2. Esquema que ejemplifica la forma de adquisición de dos imágenes de la superficie, mediante un radar de apertura sintética (SAR) y su representación mediante un interferograma diferencial de fase. Si la superficie captada se mueve entre la adquisición de ambas imágenes, se registra un cambio de fase (imagen adaptada de Australian Government, octubre 2023).

Al producto resultante del análisis de desfase de la señal entre las dos imágenes se le denomina interferograma, y puede estar representado en forma de franjas en radianes. Sin embargo, cuando esta técnica se utiliza para analizar pares de imágenes a lo largo del tiempo se le denomina interferometría diferencial, y al producto resultante se le puede aplicar un procedimiento de “desenrollo” de la señal, a fin de representar los cambios del terreno en forma de desplazamiento vertical u horizontal en unidades métricas.

La interferometría, a pesar de parecer una técnica muy complicada y confusa, es bastante utilizada hoy en día para el monitoreo de diversos procesos geológicos y fenómenos naturales a gran escala, permitiendo a la comunidad científica estudiar y evaluar temporalmente grandes extensiones de nuestro planeta, sin salir de la oficina.