Conoce el INSTITUTO DE CIENCIAS DEL ESPACIO (ICE), Unidad de Excelencia «María de Maeztu». Convocatoria 2020.

En este articulo pretendemos poner en valor la labor que realizan los centros y unidades españoles que reciben la prestigiosa acreditación Centro de Excelencia Severo Ochoa y dar a conocer algunos de sus proyectos más destacados y de repercusión social. En este caso, el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE).

El Instituto de Ciencias del Espacio (ICE) pertenece al CSIC y es un centro de investigación creado en 2008. En 2015, el ICE se trasladó al campus de la Universitat Autònoma de Barcelona, a un edificio que consta de varios laboratorios y oficinas repartidos por sus 3500 metros cuadrados. En el ICE se desarrollan modelos teóricos y tecnologías para examinar el universo, planetas, estrellas y galaxias. También se proponen utilizar tecnologías espaciales que permiten comprender mejor la Tierra, modelar de manera más precisa el cambio climático y desarrollar herramientas predictivas que puedan ayudar a evitar los efectos de los desastres naturales. El principal activo de este instituto es la capacidad de producir modelos teóricos de vanguardia.

La institución fue designada en la Convocatoria de 2020 como Unidad de Excelencia de la Agencia Estatal de Investigación, por lo que se le concedió una inversión de 2 millones de euros para continuar con diversos proyectos de investigación durante los siguientes 4 años. Esta convocatoria contribuirá decididamente a aumentar la visibilidad internacional de los centros y unidades acreditados, así como a reforzar el impacto científico, social y económico de los resultados de su investigación, mejorando la atracción de talento y fomentando el liderazgo de la investigación española.

Proyectos destacados

Primeras imágenes de la misión espacial Euclid (ESA).

Foto 1: Cúmulo de galaxias Perseo (Créditos: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA

Tras más de una década de desarrollo, en julio de 2023 fue lanzada de manera exitosa la misión Euclid, de la ESA (Agencia Espacial Europea) y, en noviembre de 2023 se distribuyeron públicamente las primeras imágenes. Euclid es una misión destinada al estudio de las componentes oscuras del universo, materia y energía que componen el 95% del universo tal como lo comprendemos. Para ello, Euclid creará el mapa 3D del universo más grande y exacto nunca producido. El ICE ha participado en el desarrollo de Euclid desde su propuesta como misión científica a la ESA y es responsable de la construcción de la rueda de filtros (Foto 1) y caracterización de sistemas ópticos en colaboración con el Institut de Física d'Altes Energíes (IFAE). Durante la misión, el ICE contribuirá al segmento de Tierra (Ground Segment) a través de la elaboración de simulaciones cosmológicas que permitirán interpretar las observaciones y el mapa del universo que Euclid construirá.

Euclid busca responder dos preguntas fundamentales en nuestra comprensión del universo: la naturaleza de la materia oscura, que forma el 25% del contenido del universo, y de la energía oscura, que forma otro 70% del mismo. La duración de la misión será de 6 años, aunque existe la posibilidad de extenderla por algunos años más.

Misión LISA (Laser Interferometer Space Antenna) para detección de ondas gravitacionales. 

Foto2: La misión LISA está formada por tres satélites en formación triangular separados por 2,5 millones de kilómetros.

En enero de 2024 la ESA adoptó como misión L3 (Large) a la misión LISA (Laser Interferometer Space Antenna) para detección de ondas gravitacionales. LISA es un observatorio de todo el cielo que ofrecerá una visión comprensiva del universo utilizando ondas gravitacionales mientras sigue a la Tierra en su órbita. La misión LISA está formada por tres satélites en formación triangular separados por 2,5 millones de kilómetros (foto 3) y cuya separación se medirá de forma extremadamente precisa mediante interferometría láser.  El ICE, que ha participado en el proyecto LISA desde sus comienzos e incluso previamente, a través de la misión LISA Pathfinder (2015), lidera la contribución española y es responsable directo de los sistemas de control de la carga útil, de los paquetes de diagnóstico que monitorearán las condiciones térmicas y magnéticas (instalaciones en el ICE en la imagen) de los sensores, los niveles de radiación y de un Centro de Datos del segmento de Tierra.

LISA permitirá estudiar los procesos de formación de galaxias a través de la coalescencia de agujeros negros supermasivos, posibilitando detectar las señales del Big Bang que dio origen a nuestro universo, y poner a prueba la teoría de relatividad general en condiciones nunca antes realizadas. El desarrollo tecnológico en el ICE se centra en métodos de metrología de alta precisión en condiciones de campos magnéticos y temperatura altamente controlada (fluctuaciones de micro Kelvin). Estos desarrollos abren la posibilidad de transferencia de conocimiento a otras instituciones académicas y de investigación, y también al sector privado.
Las escalas de tiempo de los desarrollos tecnológicos en el ICE son de plazo medio (unos pocos años), mientras que las de explotación científica de LISA son de plazo largo (LISA será lanzada hacia mediados de la década que viene).

Misión HydroGNSS. Desarrollo de técnicas de reflectometría para estudios hidrológicos.

Foto 3:  Misión HydroGNSS.

Investigadores del ICE son líderes mundiales en el desarrollo de técnicas de reflectometría utilizando señales de oportunidad para caracterizar la superficie terrestre y marina. En particular, el uso oportunista de las señales GNSS (Global Navigation Satellite Systems), como fuentes biestáticas de radar (señal directa y reflejada en la foto 3), permiten caracterizar las propiedades de la superficie reflectante (técnica GNSS-R). Posteriormente a la utilización de esta técnica, en conjunción con mediciones de polarización con el instrumento RHOP en el satélite RHO-PAZ, los investigadores del ICE participarán en la misión HydroGNSS (Foto 3), aprobada a fines de 2021 y que se lanzará lanzada en 2025 como parte del consorcio que incluye además equipos de Italia, Finlandia y Reino Unido. HydroGNSS es una misión centrada en el estudio del clima terrestre que permitirá la medición de variables climáticas hidrológicas fundamentales (humedad del suelo, estado de congelación-derretimiento sobre el permafrost, caracterización de inundaciones y humedales y biomasa) que ayudarán a los científicos a comprender el cambio climático y contribuirán al modelado del tiempo, mapas ecológicos, planeamiento para agricultura y prevención y preparación frente a inundaciones.

El ICE participa a través de la preparación de los sistemas de análisis e interpretación de las mediciones GNSS-R, así como en la misión de la ESA PRETTY, lanzada en 2023, para la explotación de nanosatélites utilizando GNSS-R para estudios de nivel de mar y de hielos desde el espacio. Además, se están desarrollando detectores GNSS-R para su utilización en drones con el objetivo de caracterizar la humedad de los suelos de manera local. Por otro lado, la aplicación de técnicas GNSS-R permitirá la caracterizar suelos, con aplicación directa a estudios de ecología, planeamiento de riego en zonas agrícolas, y estudios de clima.