La Observación de la Tierra (OET) consiste en vigilar y recopilar información sobre los sistemas físicos, químicos y biológicos de la Tierra mediante tecnologías de teledetección. En un momento de la historia en el que se sabe que estos cambios pueden deberse en gran medida a la acción humana, esta información es clave para poder anticiparse a ellos, evaluar sus efectos y desarrollar estrategias para mitigarlos. La aparición de plataformas de satélites miniaturizados (CubeSats) ha allanado el camino para el despliegue de constelaciones de observación de la Tierra, lo que ha aumentado la demanda de sensores listos para ir a bordo de los satélites. La necesidad de reducir la masa de las cargas útiles de los satélites miniaturizados allana el camino hacia la plena integración de los transceptores en un único chip, como se hace en Millirad. Esto es especialmente crítico cuando las frecuencias de trabajo aumentan hasta las bandas subTHz, como es el caso de Millirad, donde se propusieron los tres canales cercanos a la línea de absorción de vapor de agua de 183 GHz para proporcionar perfiles de humedad. El avance clave logrado ha sido la integración en radiómetros de técnicas de detección directa y heterodina mediante aproximaciones electrónica (con LO fotónico) y fotónicas exclusivamente. Así, el enfoque fotónico de MilliRAD ha permitido trasladar la detección de sub-THz al dominio óptico, donde los receptores presentan un rendimiento de ruido ultrabajo a temperatura ambiente. Se trata de un avance clave ya que, en el rango de frecuencias objetivo, conocido como "brecha THz", se carece de receptores eficientes de bajo ruido y fuentes de alta potencia, lo que actualmente representa un problema tecnológico que se está abordando activamente en las últimas décadas. Se ha conseguido en un circuito fotónico integrado, un paso clave en la reducción del tamaño, peso y consumo de energía (SWaP) del radiómetro.
Los dos prototipos originales de MilliRAD se muestran en las figuras 1 y 2. En el caso del radiómetro heterodino, el punto de partida va más allá, ya que la antena está totalmente integrada con el LNA de terminación única. En el enfoque fotónico, el prototipo original utilizaba un resonador en modo de galería de susurros (whispering gallery mode, WGM) de niobato de litio que requería la integración microóptica de la lectura óptica. Estos resonadores se obtenían habitualmente en discos de cristal de niobato de litio pulidos manualmente, que habían demostrado alcanzar factores de calidad del orden de 100 millones. Sin embargo, estos resonadores tenían ahora un factor de forma de circuito integrado, lo que impedía el desarrollo de radiómetros compactos. El enfoque fotónico de milliRAD, que desarrolla esta estructura en un circuito integrado fotónico utilizando procesos estándar de fabricación de chips, permitiendo la fabricación en volumen, ha sido un paso fundamental para desbloquear su uso en plataformas CubeSat.
Esta publicación es parte del proyecto de I+D+i PID2019-109984RB-C41, financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033/.
