Kijkend naar de aarde vanuit het internationale ruimtestation, astronauten zien groot, witte wolken die zich over de planeet verspreiden. Ze kunnen een grijze regenwolk niet onderscheiden van een gezwollen witte wolk. Terwijl satellieten door veel wolken kunnen kijken en de vloeibare neerslag die ze bevatten, kunnen inschatten, ze kunnen de kleinere ijsdeeltjes niet zien die enorme regenwolken creëren.

Een experimentele kleine satelliet heeft deze leegte opgevuld en de eerste globale foto gemaakt van de kleine bevroren deeltjes in wolken, gewoonlijk ijswolken genoemd.

Ingezet vanuit het ruimtestation in mei 2017, IceCube test instrumenten op hun vermogen om ruimtegebaseerde metingen te doen van de kleine, bevroren kristallen waaruit ijswolken bestaan. "Zware stortbuien komen van ijswolken, " zei Dong Wu, IceCube-hoofdonderzoeker bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.

IJswolken beginnen als kleine deeltjes hoog in de atmosfeer. Opnemen van vocht, de ijskristallen groeien en worden zwaarder, waardoor ze naar lagere hoogten vallen. Eventueel, de deeltjes worden zo zwaar, ze vallen en smelten om regendruppels te vormen. De ijskristallen kunnen ook gewoon in de lucht blijven hangen.

Net als andere wolken, ijswolken beïnvloeden het energiebudget van de aarde door de energie van de zon te reflecteren of te absorberen en door de emissie van warmte van de aarde naar de ruimte te beïnvloeden. Dus, ijswolken zijn belangrijke variabelen in weer- en klimaatmodellen.

Dit is een driemaandelijks gemiddelde van ijswolken. De helderste piekgebieden vertegenwoordigen de grootste concentratie van ijswolken. Het zijn ook de plekken met veel neerslag eronder. Ze reiken tot aan de top van de troposfeer door diepe convectie, die normaal gesproken het sterkst is in de tropen.

Het meten van atmosferisch ijs op wereldschaal blijft zeer onzeker omdat satellieten de hoeveelheid kleine ijsdeeltjes in de wolken niet hebben kunnen detecteren, omdat deze deeltjes te ondoorzichtig zijn voor infrarode en zichtbare sensoren om door te dringen. Om die beperking te overwinnen, IceCube was uitgerust met een submillimeter-radiometer die de ontbrekende gevoeligheid tussen infrarood- en microgolfgolflengten overbrugt.

Ondanks dat hij slechts 10 pond weegt en ongeveer zo groot is als een brood, IceCube is een bonafide ruimtevaartuig, compleet met drie-assige houdingscontrole, inzetbare zonnepanelen en een inzetbare UHF-communicatieantenne. De CubeSat draait om zijn as, als een plaat die op een paal draait. Het wijst naar de aarde om een ​​meting te doen en kijkt vervolgens naar de koude ruimte om te kalibreren.

Oorspronkelijk een 30-daagse technologiedemonstratiemissie, IceCube is bijna een jaar later nog steeds volledig operationeel in een lage baan om de aarde. het meten van ijswolken en het leveren van gegevens die "goed genoeg zijn om wat echte wetenschap te doen, ' zei Wu.

"Het moeilijkste van het ontwikkelen van de CubeSat is om de commerciële onderdelen duurzaam te maken in de ruimte, " zei Tom Johnson, Goddard's Small Satellite-manager gestationeerd bij NASA's Wallops Flight Facility in Virginia. "We kochten commerciële componenten voor IceCube en besteedden veel tijd aan het testen van de componenten om ervoor te zorgen dat elk onderdeel werkte."

Het afgelopen jaar, ingenieurs testten de limieten van de satelliet terwijl ze in een baan om de aarde waren. Ze wilden zien of de batterijen van het instrument genoeg stroom opsloegen om 24 uur mee te gaan. IceCube laadt zijn batterijen op wanneer de zon op zijn zonnepanelen schijnt. Tijdens de test, voorzorgsmaatregelen hebben voorkomen dat de satelliet al zijn kracht verloor en de missie beëindigde; echter, de proef was geslaagd. De batterijen hebben de IceCube de hele nacht gebruikt en overdag opgeladen. Deze wijziging maakte de CubeSat waardevoller voor het verzamelen van wetenschappelijke gegevens.

Terwijl het IceCube-team de missie had gepland om 30 dagen in de ruimte te opereren, "Het kost niet veel om het draaiende te houden, "Johnson zei, "Dus hebben we de missie verlengd vanwege de uitstekende wetenschap die IceCube uitvoert. We downloaden acht tot tien keer per week gegevens. Zelfs als we een week missen, de CubeSat kan een paar weken aan gegevens bevatten."

Johnson zegt niet verbaasd te zijn over hoe lang IceCube heeft geduurd. "Het duurt ongeveer een jaar, wanneer het weer in de atmosfeer van de aarde zal komen en daar zal opbranden."

Het IceCube-team bouwde het ruimtevaartuig met financiering van NASA's Earth Science Technology Office's (ESTO) In-Space Validation of Earth Science Technologies (InVEST) -programma en NASA's Science Mission Directorate CubeSat Initiative.

kleine satellieten, inclusief CubeSats, spelen een steeds grotere rol bij exploratie, technologie demonstratie, wetenschappelijk onderzoek en onderwijsonderzoek bij NASA. Ze zijn gebruikt bij planetaire verkenning van de ruimte, fundamentele aard- en ruimtewetenschap, en het ontwikkelen van voorloperwetenschappelijke instrumenten zoals geavanceerde lasercommunicatie, satelliet-naar-satelliet communicatie en autonome bewegingsmogelijkheden.