Begin deze maand, NASA lanceert een suite van zes next-generation, Aardobservatie kleine satellietmissies om innovatieve nieuwe benaderingen te demonstreren voor het bestuderen van onze veranderende planeet.

Deze kleine satellieten variëren in grootte van een brood tot een kleine wasmachine en wegen van enkele tot 400 pond (180 kilogram). Door hun kleine formaat blijven de ontwikkelings- en lanceringskosten laag, omdat ze vaak meeliften naar de ruimte als een "secundaire lading" op de raket van een andere missie - wat een economische weg biedt voor het testen van nieuwe technologieën en het uitvoeren van wetenschap.

"NASA gebruikt steeds vaker kleine satellieten om belangrijke wetenschappelijke problemen aan te pakken in onze missieportfolio, " zei Thomas Zurbuchen, associate administrator van NASA's Science Mission Directorate in Washington. "Ze geven ons ook de mogelijkheid om nieuwe technologische innovaties in de ruimte te testen en de betrokkenheid van studenten en onderzoekers te vergroten om hands-on ervaring op te doen met ruimtesystemen."

Technologie met kleine satellieten heeft geleid tot innovaties in de manier waarop wetenschappers aardobservaties vanuit de ruimte benaderen. Deze nieuwe missies, waarvan vijf gepland zijn om in de komende maanden van start te gaan, zal nieuwe methoden introduceren om orkanen te meten, Het energiebudget van de aarde, aerosolen en het weer.

"NASA breidt kleine satelliettechnologieën uit en gebruikt goedkope, kleine satellieten, geminiaturiseerde instrumenten, en robuuste constellaties om de aardwetenschappen vooruit te helpen en maatschappelijke voordelen te bieden door middel van toepassingen, " zei Michael Freilich, directeur van NASA's Earth Science Division in Washington.

Vier CubeSats in drie lanceringen

Gepland om deze maand te lanceren, RAVAN, de Radiometer Assessment met behulp van verticaal uitgelijnde nanobuisjes, is een CubeSat die nieuwe technologie zal demonstreren voor het detecteren van kleine veranderingen in het energiebudget van de aarde aan de bovenkant van de atmosfeer - essentiële metingen om de effecten van broeikasgassen op het klimaat te begrijpen. RAVAN wordt geleid door Bill Swartz van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland.

In het voorjaar van 2017, twee CubeSats zullen naar het internationale ruimtestation ISS worden gelanceerd voor een gedetailleerde blik op wolken. Gegevens van de satellieten zullen het vermogen van wetenschappers om wolken en hun rol in klimaat en weer te bestuderen en te begrijpen, verbeteren.

Ijsblokje, ontwikkeld door Dong Wu in het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland, zal een nieuwe gebruiken, miniatuur, hoogfrequente microgolfradiometer om wolkenijs te meten. HARP, de hyperhoekige regenboogpolarimeter, ontwikkeld door Vanderlei Martins aan de Universiteit van Maryland Baltimore County in Baltimore, zal deeltjes in de lucht en de verdeling van wolkendruppeltjes meten met een nieuwe methode die vanuit meerdere perspectieven naar een doelwit kijkt.

Begin 2017, MiRaTA - de Microwave Radiometer Technology Acceleration-missie - staat gepland om de ruimte in te gaan met het Joint Polar Satellite System-1 van de National Oceanic and Atmospheric Administration. MiRaTA verpakt veel van de mogelijkheden van een grote weersatelliet in een ruimtevaartuig ter grootte van een schoenendoos, volgens hoofdonderzoeker Kerri Cahoy van het Massachusetts Institute of Technology in Cambridge. De miniatuursensoren van MiRaTA verzamelen gegevens over temperatuur, waterdamp en wolkenijs dat kan worden gebruikt bij weersvoorspellingen en stormtracking.

de RAVAN, HARP, IceCube- en MiRaTA CubeSat-missies worden gefinancierd en beheerd door NASA's Earth Science Technology Office (ESTO) in de Earth Science Division. ESTO ondersteunt technologen in NASA-centra, de industrie en de academische wereld om nieuwe methoden te ontwikkelen en te verfijnen voor het observeren van de aarde vanuit de ruimte, van informatiesystemen tot nieuwe componenten en instrumenten.

"De betaalbaarheid en snelle bouwtijden van deze CubeSat-projecten zorgen ervoor dat er meer risico kan worden genomen, en hoe meer risico we nu nemen, hoe capabeler en betrouwbaarder de instrumenten in de toekomst zullen zijn, " zei Pamela Millar, ESTO vluchtvalidatie lood. "Deze kleine satellieten veranderen de manier waarop we denken over het maken van instrumenten en metingen. De kubus heeft ons geïnspireerd om meer buiten de gebaande paden te denken."

Twee kleine satellietconstellaties

NASA's vroege investering in deze nieuwe aardobservatietechnologieën is uitgegroeid tot twee robuuste wetenschappelijke missies, waarvan de eerste in december wordt gelanceerd.

CYGNSS — de cycloon, Wereldwijd satellietnavigatiesysteem - wordt NASA's eerste kleine satellietconstellatie op het gebied van aardwetenschappen. Acht identieke satellieten zullen in formatie vliegen om de windintensiteit boven de oceaan te meten, nieuwe inzichten verschaffen in tropische cyclonen. De nieuwe aanpak maakt gebruik van reflecties van GPS-signalen van het oceaanoppervlak om oppervlaktewinden en lucht-zee-interacties in snel evoluerende cyclonen te volgen, orkanen en tyfoons in de tropen. CYGNSS, geleid door Chris Ruf aan de Universiteit van Michigan, Ann Arbor, is bedoeld om op 12 december te lanceren vanaf Cape Canaveral Air Force Station in Florida. Derek Posselt van NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië, is de plaatsvervangend hoofdonderzoeker.

Eerder dit jaar kondigde NASA de start aan van een nieuwe missie om de binnenkant van orkanen met een constellatie van 12 CubeSats te bestuderen. TROPICS - de in de tijd opgeloste waarnemingen van neerslagstructuur en stormintensiteit met een constellatie van Smallsats - zullen radiometerinstrumenten gebruiken op basis van de MiRaTA CubeSat die frequente metingen van temperatuur- en waterdampprofielen zullen doen gedurende de levenscyclus van individuele stormen. William Blackwell van het Massachusetts Institute of Technology Lincoln Laboratory in Lexington leidt de missie.

CYGNSS en TROPICS profiteerden beide van vroege investeringen in technologie van ESTO. Deze Earth Venture-missies zijn klein, gerichte wetenschappelijke onderzoeken die een aanvulling vormen op NASA's grotere aardonderzoeksmissies. De snel ontwikkelde, kostenbeperkte Earth Venture-projecten worden competitief geselecteerd en gefinancierd door NASA's Earth System Science Pathfinder-programma binnen de Earth Science Division.

Kleine ruimtevaartuigen en satellieten helpen NASA bij het bevorderen van wetenschappelijke en menselijke verkenning, de kosten van nieuwe ruimtemissies verlagen, en de toegang tot de ruimte uitbreiden. Door technologische innovatie, kleine satellieten maken geheel nieuwe architecturen mogelijk voor een breed scala aan activiteiten in de ruimte met het potentieel voor exponentiële sprongen in transformatieve wetenschap.