Hoeveel water klotst er in de meren van de aarde, rivieren, en oceanen? En hoe verandert dat cijfer in de loop van de tijd? De komende missie Surface Water and Ocean Topography (SWOT) is van plan om erachter te komen. Gericht op een lanceringsdatum eind 2022, deze satelliet van SUV-formaat zal de hoogte van het water op aarde meten. SWOT zal onderzoekers helpen het volume en de locatie van water - een eindige hulpbron - over de hele wereld te begrijpen en te volgen, het maken van NASA's eerste echt wereldwijde onderzoek van het oppervlaktewater van de planeet.

De gegevens zullen helpen om veranderingen in uiterwaarden en wetlands te volgen, meten hoeveel zoet water in en uit de meren en rivieren van de aarde stroomt en terug naar de oceaan, en regionale verschuivingen in de zeespiegel te volgen op schalen die nog nooit eerder zijn gezien. Het zal informatie verschaffen over kleinschalige oceaanstromingen die real-time mariene operaties zullen ondersteunen die worden beïnvloed door getijden, stromingen, stormvloed, sedimenttransport, en waterkwaliteitsproblemen. En de informatie die SWOT verzamelt, levert ook, Voor de eerste keer, wereldwijd observationeel bewijs van hoe cirkelvormige stromingen - wervelingen genoemd - bijdragen aan veranderingen in de oceaan, zoals de energie- en warmteopslag, en hoe koolstof door het mariene milieu beweegt.

Maar voordat de missie dat allemaal kan doen, ingenieurs en technici moeten de bouw van het ruimtevaartuig afmaken. De lading die de wetenschappelijke instrumenten voor deze forse satelliet zal dragen, krijgt vorm in een cleanroom in het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Zuid-Californië, waar strenge tests aan de gang zijn. Toen eind juni, het reist naar Frankrijk, waar ingenieurs en technici van het Franse ruimteagentschap Centre National d'Etudes Spatial (CNES), hun hoofdaannemer Thales Alenia Space, en JPL zal de bouw voltooien en de satelliet voorbereiden voor verzending naar de lanceerplaats in Californië op de Vandenberg Air Force Base.

JPL-projectmanager Parag Vaze (uitgesproken als vah-zay) staat centraal om ervoor te zorgen dat de overdracht aan zijn CNES-tegenhanger Thierry Lafon soepel verloopt. Een ingenieur van opleiding, Vaze werkt al 25 jaar aan aardsatellietmissies bij JPL. Hij is de projectmanager geweest voor verschillende missies die het zeeniveau meten, inclusief Jason-2, Jason-3, en de Sentinel-6 Michael Freilich-satelliet, die afgelopen november in een lage baan om de aarde werd gelanceerd terwijl SWOT in JPL werd geassembleerd.

SWOT is een grote satelliet met grote ambities en een veeleisende tijdlijn. Vaze ging zitten om vragen te beantwoorden over het belangrijke werk dat voor ons lag.

Wat intrigeert je het meest aan SWOT?

Ik denk dat het zoetwateraspect van de missie me het meest intrigeert. De oceaanwetenschap is absoluut cruciaal om te begrijpen wat er op middellange tot lange termijn met de aarde gebeurt met klimaatverandering en zeespiegelstijging. Maar ik kom oorspronkelijk uit India, en ik heb persoonlijk de moeilijkheden gezien bij het verkrijgen van schoon zoet water voor mensen. Ik geloof in mijn hart dat dat de uitdaging van de volgende eeuw zal zijn - zelfs meer dan het vinden van olie- en energiealternatieven.

Hoe zal SWOT helpen om die uitdaging aan te gaan?

Eerst, het begrijpen van een probleem vereist informatie. Er zijn miljoenen meren en rivieren op aarde die goede bronnen van zoet water zijn, maar we hebben er geen echte consistente informatie over. De meeste informatie die mensen wel hebben, is afkomstig van instrumenten op de grond in bevolkte gebieden.

Die meren en rivieren niet alleen in bevolkte gebieden consequent kunnen meten, maar ook die op andere gebieden die helemaal niet worden gemeten, zullen helpen met de wetenschap. En het kan ook helpen bij het vinden van extra bronnen van zoet water. SWOT zal informatie verzamelen over waterlichamen over de hele wereld, en deze informatie zal vrij beschikbaar zijn voor iedereen die het nodig heeft.

SWOT gaat gegevens met een ongelooflijk hoge resolutie leveren over het oppervlaktewater van de planeet. Welke instrumenten zal zij daarvoor gebruiken?

We hebben het belangrijkste instrument, de Ka-band Radar Interferometer [KaRIn], wat nieuw is. Het kaatst radarpulsen van het wateroppervlak en ontvangt de retoursignalen met twee verschillende antennes tegelijk. Dit stelt ons in staat om de hoogte van het wateroppervlak te trianguleren. Dit is een radar met hoge resolutie die rivieren en andere kleine waterlichamen op het aardoppervlak kan "zien". De antennes, die ongeveer 5 meter uitsteken aan weerszijden van de satelliet, laten we ongeveer 50 kilometer van het aardoppervlak rechts en 50 kilometer links van het ruimtevaartuig afleggen.

Er is ook een hoogtemeter die recht naar beneden kijkt en de hoogte van het oceaanoppervlak meet. Dit instrument is vergelijkbaar met hoogtemeters die we hebben op satellieten zoals Jason-3 en Sentinel-6 Michael Freilich. We hebben dit meer traditionele instrument aan boord om kruisvalidatie met KaRIn-gegevens mogelijk te maken.

We hebben ook een radiometer. Waterdamp in de atmosfeer beïnvloedt de voortplanting van radarpulsen van de hoogtemeter of KaRIn, die de metingen van de oppervlaktehoogte kunnen afwerpen. Met een radiometer kunnen we dit corrigeren door de hoeveelheid waterdamp tussen het ruimtevaartuig en het aardoppervlak te meten.

Dan hebben we een paar precisie-orbitale positioneringsinstrumenten - waaronder een wereldwijd positiesysteem - die ons vertellen waar de satelliet zich in de ruimte bevindt. Dat zijn de wetenschappelijke instrumenten.

Het klinkt alsof je veel informatie gaat genereren. Over hoeveel data hebben we het, en hoe gaat SWOT het allemaal aanpakken?

We proberen 24 uur per dag gegevens te verzamelen, zeven dagen per week. Dus over het algemeen we zijn van plan om elke dag ongeveer een terabyte aan gegevens te downlinken. We hebben een aantal toevoegingen aan de payload moeten doen om al deze informatie te verwerken. We doen verwerking aan boord - niet alleen compressie maar ook daadwerkelijke verwerking van de oceaangegevens - om de enorme hoeveelheden gegevens die de satelliet naar ons terugstuurt te helpen beheren. En we hebben ook een uniek X-band downlinksysteem dat meer dan 620 megabits per seconde kan verzenden.

Hoeveel werk gaat er zitten in het bouwen van een ruimtevaartuig als dit?

SWOT begon een realiteit te worden rond 2010, en sindsdien is het uitgegroeid tot honderden ingenieurs en wetenschappers die in de VS en Europa werken, sommigen van hen hebben een aanzienlijk deel van hun loopbaan in dit project geïnvesteerd. De teams hebben veel geavanceerde ontwikkelingsuitdagingen moeten doorstaan, niet alleen op de satelliet, maar ook op de grondsystemen en algoritmen.

Veel van de missies waaraan je hebt gewerkt, zijn uitgevoerd met internationale partners. Deze omvat zowel CNES als de Canadian Space Agency en de United Kingdom Space Agency. Waarom is dit soort samenwerking zo'n groot deel van je werk geweest?

Planning, uitvoeren, en het financieren van dit soort missies is een hele grote onderneming, en het vereist inzet en vertrouwen. We zijn hierin geslaagd omdat we de last en het risico kunnen delen. En we hebben dat kunnen doen omdat de behoefte aan het soort informatie dat deze satellieten verzamelen over de hele wereld tot uitdrukking is gebracht. De problemen die ze zullen helpen oplossen zijn mondiale problemen, niet alleen degenen die alleen plaatsvinden in plaatsen als Noord-Amerika of Europa of Afrika.

Hoe zit het met de missie die je 's nachts wakker houdt?

Alles en niets. Elke dag brengt talloze en diverse reeksen uitdagingen, waarvan ik er veel niet voorzie, zelfs met jarenlange ervaring. Maar, Ik kan slapen omdat ik weet dat we extreem getalenteerde en toegewijde mensen hebben die samenwerken om alles te overwinnen waarmee we worden geconfronteerd.