Grote stormen worden groter. Tyfoon Jebi werd de sterkste tropische cycloon die Japan in 25 jaar heeft getroffen en heeft afgelopen zomer minstens 10 mensen gedood. Orkaan Florence verbaasde zelfs ervaren meteorologen met zijn krachtige combinatie van harde wind en extreem vocht toen hij op 14 september aan land kwam in North Carolina.

Nutsvoorzieningen, sommige MIT-onderzoekers zeggen dat de beste manier om deze monsterstormen te bestuderen en te begrijpen, is om de satellieten die ze volgen kleiner te maken.

Een groep onderzoekers van het MIT's Department of Aeronautics and Astronautics, geleid door Ph.D. kandidaat Angela "Angie" Crews en universitair hoofddocent Kerri Cahoy, in samenwerking met Vince Leslie en William Blackwell van het MIT Lincoln Laboratory, hebben een nieuwe studie gepubliceerd waarin weergegevens worden vergeleken die zijn verzameld door een CubeSat - een goedkope satelliet ter grootte van een schoenendoos - met gegevens van een traditionele weersatelliet.

"Het komt erop neer dat deze kleine satelliet gegevens heeft verzameld die net zo goed zijn als de gegevens van een overheidssatelliet van een miljard dollar, " zegt Crews, de hoofdauteur van het artikel, "Kalibratie en validatie van kleine passieve satellietmicrogolfradiometers:MicroMAS-2A en TROPICS." Het onderzoek werd gepresenteerd op een conferentie van SPIE, de internationale vereniging voor optica en fotonica.

CubeSats hebben een aantal voordelen ten opzichte van grotere neven zoals de NOAA-20-satelliet, die bijna 2 weegt, 300 kilo, terwijl de kleine MicroMAS-2A minder dan 4 kg weegt. NOAA-20 duurde acht jaar vanaf het moment dat het contract werd toegekend tot het moment dat het operationeel was in de ruimte, terwijl CubeSats binnen een jaar of twee kunnen worden gebouwd en ingezet.

"Je kunt ze sneller bouwen, wat betekent dat u sneller nieuwe technologie kunt toepassen in plaats van 10 jaar te wachten op de introductie van nieuwe technologie in een overheidsprogramma, ' zegt Cahoy.

Grote satellieten hebben ook hun eigen speciale draagraket nodig, maar CubeSats kunnen worden opgeborgen als secundaire ladingen wanneer een draagraket een beetje extra laadruimte heeft.

CubeSats hebben enkele nadelen in vergelijking met hun grotere verwanten, zoals een kortere levensduur en het feit dat ze een beperkter scala aan instrumenten dragen. De MicroMAS-2 satelliet, die de temperatuur meet, waterdamp, en wolkenijs in de atmosfeer, is in feite een platform voor een enkele 10-kanaals scanning microgolfradiometer, gemonteerd in een roterende kubus aan het ene uiteinde van de satelliet.

Maar het belangrijkste aan weer CubeSats is niet per se wat ze alleen kunnen doen, het is wat meerdere CubeSats samen kunnen bereiken. Wanneer zuurstof en waterdamp van nature signalen uitzenden in het microgolfgedeelte van het elektromagnetische spectrum en die signalen op verschillende hoogten worden gemeten door meerdere satellieten in een lage baan om de aarde, ze hebben de gecombineerde impact van de instrumenten op een grotere satelliet, en ingevoerd in weermodellen waar de gegevens worden gebruikt voor verbeterde modellering en voorspelling van orkanen, tropische stormen en onweersbuien, inclusief 3D-reconstructie.

"Met een constellatie van CubeSats kun je meerdere keren op dezelfde dag gegevens over dezelfde plek krijgen, wat op dit moment niet mogelijk is met de standaard weersatellieten van de overheid, die je misschien één keer per week gegevens over dezelfde plek geven, "zegt Cahoy. "Als je een tropische storm of een orkaan volgt en je wilt gegevens gebruiken om je voorspellingsmodellen bij te werken, dat is niet zo goed als je zou willen."

Dat is waar het TROPICS-project (Time-Resolved Observations of Precipitation structure and storm Intensity with a Constellation of Smallsats) van het MIT Lincoln Laboratory van pas komt. TROPICS, onder leiding van Bill Blackwell, bestaat uit een constellatie van zes CubeSats in drie lage orbitale vlakken die naar verwachting ergens in 2020 volledig zullen worden ingezet.

"TROPEN, vooral, is echt gericht op het kijken naar tropische cyclonen, waar de innerlijke kerncondities zeer snel kunnen veranderen, " zegt Crews. "Dus, als we het sterrenbeeld daarboven hebben, kunnen we veel meer leren over tropische levenscycli, en we kunnen leren over factoren die de intensiteit beïnvloeden en gewoon veel meer gegevens krijgen en deze tropische cyclonen echt beter karakteriseren."

Een ander voordeel dat grotere satellieten hebben ten opzichte van de CubeSats, is dat ze gemakkelijker te kalibreren zijn. Maar bemanningen, Cahoy en het MIT-team hebben een nieuwe manier gevonden om de kalibratie in de MicroMAS-2A te verbeteren. Omdat de MicroMAS-2A een radiometer draagt ​​die 30 keer per minuut ronddraait, ze ontdekten dat het zonne- en maanintrusies ervoer (tijden waarop de zon of de maan het scanveld binnenkwamen en de metingen van de satelliet beïnvloedde) met een veel hogere snelheid. Waar het NOAA-20-instrument in de loop van een jaar misschien 44 inbraken zou ervaren, MicroMAS-2A zou 5 ervaren, 700. Dus in plaats van de gegevens weg te gooien of ervoor te corrigeren, ze zijn van plan de inbraken als kalibratiebron te gebruiken omdat ze zo vaak voorkomen.

De onderzoekers zeggen dat ze slechts aan het oppervlak krabben van wat CubeSats kan doen, en dat ze in de komende jaren baanbrekende vooruitgang in de handel zouden kunnen betekenen, Verzending, en militaire toepassingen.

"CubeSats zal ons nieuwe en betere technologieën blijven laten testen - nieuwe chips, nieuwe elektronica, nieuwe sensoren - sneller omdat we sneller in een baan om de aarde kunnen komen om te zien hoe ze werken, en deze instrumenten beter te ontwerpen, iedereen minder geld kost en ons meer data oplevert, ' zegt Cahoy.

Crews voegt eraan toe:"Het is een spannende tijd om in het veld te zijn."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.