El lidar CASALS de la NASA cartografía el suelo en 3D desde un avión

Desde la órbita, los instrumentos láser actuales miden los bosques y el terreno de la Tierra una línea estrecha a la vez. Entre esas líneas se extienden enormes vacíos, incluidos millones de acres que los científicos nunca miden directamente. En un vuelo sobre el Great Cypress Swamp, en Delaware, el 12 de noviembre de 2024, los datos del instrumento mostraron las copas de los árboles, el suelo y la vegetación baja en colores distintos, todo en una única imagen continua.

El truco está en la luz. Los lidares convencionales dirigen su láser con espejos móviles. CASALS, desarrollado con el apoyo de la Oficina de Tecnología de Ciencias de la Tierra de la NASA, utiliza un láser «semilla» de pulsos rápidos centrado en 1040 nanómetros que recorre 256 longitudes de onda. Envía esta luz a través de una rejilla de transmisión, un componente con un patrón microscópico de crestas. Como la luz se desvía en ángulos ligeramente distintos según su longitud de onda, la rejilla envía cada uno de los 256 pulsos a una posición diferente a lo largo de la trayectoria de vuelo. El resultado es una franja de terreno en lugar de una sola pista, y no hace falta ninguna pieza en movimiento para producirla.

Ese diseño también importa para la fiabilidad. Los espejos motorizados son pesados y propensos a averiarse, y eliminarlos reduce drásticamente el tamaño, el peso y los requisitos de energía del instrumento, algo que el equipo considera importante para el duro entorno del espacio. La matriz de detectores aporta una segunda ventaja: funciona con una eficiencia cuántica del 80 %, lo que significa que convierte casi toda la luz de retorno en una señal eléctrica. El equipo afirma que esto permite a CASALS captar señales de retorno mucho más débiles, lo que le ayuda a medir superficies más oscuras o terrenos bajo una vegetación más densa.

Lo que esto cambia, y para quién, dependerá de los próximos pasos. Los científicos que estudian bosques, relieves y ecosistemas en transformación dispondrían de un mapa mucho más completo que los perfiles aislados actuales. Por ahora, el beneficio se limita a los vuelos en avión: el equipo planea volver a volar CASALS en la campaña ASCENT, prevista para verano de 2027, y no ha anunciado cuándo podría volar una versión espacial. Antes, pretende ampliar la franja y añadir un software de procesamiento de datos a bordo.

La confianza del equipo se apoya en una primera campaña que, según Yorks, «funcionó muy bien desde la primera vez que lo volamos». A unos cinco kilómetros de altitud, CASALS ya distingue ramas individuales de árboles y cambios sutiles en la elevación del terreno, gracias a su resolución horizontal de 22 centímetros. Convertir ese rendimiento en un satélite todavía implica rediseñar la franja y el procesamiento, y la NASA presenta el resultado como algo condicionado al éxito.