Na bijna 2,5 jaar in een baan om de aarde, een weersatelliet ter grootte van een schoenendoos belde nog een laatste keer naar huis voordat hij zich in de atmosfeer van de aarde stortte en op 24 december verbrandde, 2020. RainCube (Radar in a CubeSat) was een technologiedemonstratie die bedoeld was om te laten zien dat het verkleinen van een weerradar tot een goedkope, miniatuursatelliet genaamd CubeSat zou gegevens van wetenschappelijke kwaliteit kunnen leveren.

RainCube werd ingezet op 13 juli, 2018, van het internationale ruimtestation en had een primaire missie van drie maanden. Het instrument van de CubeSat "zag" regen en andere soorten neerslag door radarsignalen tegen regendruppels te laten weerkaatsen, ijs, en sneeuwvlokken, en het meten van de sterkte en de tijd die nodig was voor de signalen om terug te keren naar de satelliet. Het leverde wetenschappers foto's op van wat er gebeurde in stormen over de hele wereld.

Radarinstrumenten op aardobservatiesatellieten op ware grootte voeren dergelijke metingen al jaren uit. "Maar het belangrijkste met RainCube was niet het binnenhalen van nieuwe wetenschap, " zei Simone Tanelli, RainCube-hoofdwetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië. "In plaats daarvan, het toonde aan dat we je vergelijkbare gegevens kunnen geven met een doos die ongeveer 100 keer kleiner is in volume dan een satelliet op volledige grootte."

RainCube duurde veel langer dan de eerste drie maanden waarvoor het was gepland, waardoor onderzoekers gegevens kunnen verzamelen over de orkanen Marco en Laura in 2020 op hetzelfde moment als een andere CubeSat genaamd TEMPEST-D. De twee CubeSats gebruikten verschillende soorten instrumenten om ongelijksoortige, maar complementair, waarnemingen die onderzoekers een 3D-blik gaven in deze kolkende stormen.

"Dat opende de deur naar iets waar aardwetenschappers erg enthousiast over worden, die meerdere CubeSats tegelijkertijd gebruikt om onze planeet te bestuderen, " zei Shannon Statham, RainCube projectmanager bij JPL.

De lege plekken invullen

De atmosfeer van de aarde is constant in beweging, en sommige verschijnselen, zoals stormen, kunnen van minuut tot minuut veranderen. Huidige satellieten in een lage baan om de aarde kunnen een of twee keer per dag een storm waarnemen, afhankelijk van de locatie van de storm. Dat betekent dat er vele uren kunnen verstrijken tussen waarnemingen van een enkele storm. Het vliegen van een vloot satellieten met een onderlinge afstand van minuten zou onderzoekers kunnen voorzien van fijnmazige temporele gegevens om die lacunes in de dekking op te vullen.

Maar een aardobservatiesatelliet op ware grootte kan honderden miljoenen dollars kosten om te bouwen, launch, en opereren, en velen zijn zo groot als auto's of bussen. "Het zou onmogelijk zijn om met een vloot van deze satellieten op ware grootte te vliegen, omdat het niet betaalbaar zou zijn, ' zei Tanelli.

KubusSats, anderzijds, kan variëren van iets ter grootte van een ontbijtgranendoos tot een broodroosteroven, en hun bouw, inzet, en operaties kunnen minder dan $ 10 miljoen kosten. Dit lagere prijskaartje zou onderzoekers de kans kunnen geven om met meerdere van deze kleine satellieten tegelijk te vliegen.

Grote dingen in kleine pakketten

Echter, De kleine gestalte van een CubeSat vereist uitgebreide engineering om een ​​instrument te verkleinen en tegelijkertijd zijn vermogen om wetenschappelijke gegevens te verzamelen en te verzenden te behouden. Andere uitrusting, zoals de radarantenne die signalen ontvangt, moet ook vernieuwd worden.

Dat is waar technologiedemonstraties zoals RainCube binnenkomen. Voor deze specifieke missie, ingenieurs hebben het lef van een full-size radarinstrument teruggebracht tot alleen de essentie en herontworpen hoe de onderdelen in elkaar passen. De antenne - geïnspireerd op een antenne die is ontwikkeld door de University of Southern California voor hun Aeneas CubeSat - veranderde van een stijve structuur in iets dat leek op een paraplu met inklapbare componenten die tot een ultracompact volume konden worden opgevouwen en zich eenmaal in de ruimte konden ontvouwen. RainCube-ingenieurs voerden deze mechanische origami uit, bouwden hun creatie, en lanceerde vervolgens de CubeSat binnen drie jaar.

"RainCube is mijn baby, " zei Statham, die - samen met Tanelli en JPL Principal Investigator Eva Peral - vanaf het begin bij het project is geweest. "Dus het einde is bitterzoet omdat we hoopten er wat meer tijd mee te hebben, maar we hebben laten zien dat wetenschappelijke missies met CubeSats mogelijk zijn, dat is wat we wilden doen."

Meer over de missie

RainCube is een technologiedemonstratiemissie om Ka-band-neerslagradartechnologieën tegen lage kosten mogelijk te maken. platform voor snelle afhandeling. Het wordt gesponsord door NASA's Earth Science Technology Office via het InVEST-15-programma. JPL werkte samen met Tyvak Nanosatellite Systems, Inc. in Irvine, Californië, om de RainCube-missie te vliegen. Caltech in Pasadena, Californië, beheert JPL voor NASA.