NASA en de Norwegian Mapping Authority werken samen aan de ontwikkeling van een ultramodern satellietlaserstation op 650 mijl van de Noordpool dat zeer nauwkeurige locaties van in een baan om de aarde draaiende satellieten zal produceren. helpen veranderingen in de ijskappen te volgen en de efficiëntie van zeetransport en landbouw te verbeteren.

Het Arctische station zal de nieuwste toevoeging zijn aan een wereldwijd netwerk van geodetische ruimtestations, die de grootte en vorm van de aarde meten en bewaken, zijn oriëntatie in de ruimte, de exacte locatie van punten op het oppervlak en hoe deze locaties in de loop van de tijd veranderen. Ruimtegeodesie heeft een decennialange geschiedenis bij NASA vanwege zijn belangrijke rol in de positionering en navigatie van satellieten.

"Deze samenwerking met Noorwegen is een belangrijke stap voor NASA en de wetenschappelijke gemeenschap bij het bouwen van het volgende generatie geodetische ruimtenetwerk, " zei Benjamin Phillips, programmawetenschapper voor NASA's Space Geodesy Program in Washington. "Dit netwerk levert fundamentele gegevens voor satelliet- en ruimtevaartuignavigatie en ondersteunt veel van NASA's aardobservatiemissies en -wetenschap."

Volgens de nieuwe overeenkomst ondertekend op 7 augustus, Noorwegen en NASA zullen een satelliet-laserafstandsfaciliteit bouwen en installeren in de wetenschappelijke basis van Ny-Ålesund, Spitsbergen. NASA zal ook deskundig advies geven over de bediening van de instrumenten. De grondlaser zendt ultrakorte laserpulsen uit die zijn gericht op satellieten die speciaal zijn uitgerust met een retroreflector, een reeks speciale spiegels die de pulsen terugkaatsen. Het systeem meet de tijd die het licht nodig heeft om terug te reizen naar het punt van oorsprong, die wordt gebruikt om de positie van de satelliet ten opzichte van het grondstation te bepalen met een nauwkeurigheid van ongeveer 0,04 inch (1 millimeter).

Gecombineerd met metingen van andere geodetische instrumenten op het Ny-Ålesund Geodetic Observatory en over de hele wereld, de laserbereikwaarnemingen zullen helpen het Global Geodetic Reference Frame te verfijnen, de basis voor het instellen van coördinaten voor alle locaties op het aardoppervlak. Het referentiekader wordt gebruikt om de positie van objecten in de ruimte ten opzichte van de aarde te meten, en om bewegingen van de aardkorst nauwkeurig te volgen, veranderingen in de zeespiegel, en ter ondersteuning van satellietpositioneringstechnologie zoals GPS, die in veel aspecten van ons dagelijks leven wordt gebruikt.

"Vanuit het NASA-perspectief, laserbereik is belangrijk om te begrijpen waar ons ruimtevaartuig is, evenals waar op aarde hun metingen zich bevinden, " zei Stephen Merkowitz, ruimtegeodesieprojectmanager bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Laserbereik is nodig voor satellieten die zeer nauwkeurige positioneringsmetingen vereisen. Tegenwoordig volgen we meer dan 90 satellieten - niet alleen van NASA, maar ook van andere ruimteagentschappen - met deze techniek."

Het nieuwe Noorse geodetische station zal het meest noordelijke in zijn soort zijn en van onschatbare waarde zijn voor het volgen van satellieten die polaire banen volgen, zoals veel van NASA's aardobservatiemissies doen.

Om ervoor te zorgen dat het laserafstandssysteem in Arctische omstandigheden kan werken, NASA zal een telescoopkoepel gebruiken die sterk genoeg is om het ijs te openen en te breken dat zich tijdens de ijskoude winters op Spitsbergen zou kunnen ophopen. De telescoop wordt gemonteerd op een wijzende cardanische ophanging die nog kan bewegen bij blootstelling aan zeer lage temperaturen. Om tijdens de Arctische zomertijd te kunnen werken, wanneer het constante zonlicht het moeilijk maakt om de sterren te observeren die nodig zijn om de telescoop te kalibreren, NASA gaf aan dat deze telescoop maandenlang stabiel moet zijn.

De Norwegian Mapping Authority is in 2014 begonnen met de bouw van de nieuwe wetenschappelijke basis. Het huidige doel is om alle systemen in 2022 operationeel te hebben.

"Dit is een grote investering voor Noorwegen, "Zei Merkowitz. "Noorwegen zijn vooral geïnteresseerd in de wereldwijde toepassingen. Ze hebben een leidende rol gespeeld in de pleitbezorging en implementatie van vele initiatieven die relevant zijn voor ruimtegeodesie en de toepassingen ervan voor het monitoren van klimaatverandering."

"Op Spitsbergen, we zien nu al de effecten van klimaatverandering, " zei Per Erik Opseth, directeur van het Geodetic Institute of the Norwegian Mapping Authority in Hønefoss, Noorwegen, het bureau dat samenwerkt met NASA om het nieuwe laserafstandssysteem te ontwikkelen. "Het opzetten van dit fundamentele station in Ny-Ålesund zal helpen bij aardobservaties van satellieten die de Noordpool oversteken, zodat we onze kennis over het smelten van ijskappen kunnen verbeteren, zeespiegelstijging in dit gebied en ook het smelten van zee-ijs in het stroomgebied tussen Rusland en Noord-Amerika."

De verdere ontwikkeling van het geodetische netwerk van de volgende generatie waartoe het nieuwe station in Svalbard zal bijdragen, zal naar verwachting de nauwkeurigheid van satellietmetingen van aardprocessen verder verbeteren, inclusief veranderingen in poolijskappen. Een van die missies is NASA's aanstaande Ice, Wolk, en Land Elevation Satellite-2, of ICESat-2, ontworpen om kleine veranderingen in de hoogte van de ijskappen van de aarde te meten die wijzen op ijsverlies of -winst.

"Met ICESat-2, we willen veranderingen in de ijskappen meten in de orde van centimeters per jaar, " zei Scott Luthcke van Goddard, leiding voor het ICESat-2 geolocatieteam. "Als we een fout van enkele centimeters hebben gemaakt bij het positioneren van de satelliet in de ruimte ten opzichte van het massamiddelpunt van de planeet, die wordt vastgesteld met behulp van geodetische gegevens uit het netwerk, dat zou zich vertalen in een zeer grote fout in onze berekeningen van de volumeverandering van de ijskappen."