SNoOPI:Et flyvende es til jordfugtighed og snemålinger

Arbejdet er begyndt på en ny CubeSat-mission, der for første gang vil demonstrere en ny, meget lovende teknik til måling af jordfugtighed fra rummet - data vigtige for tidlige oversvømmelser og tørkevarsler samt afgrødeudbytteprognoser.

Teknologi-demonstrationsmissionen, Mulighedssignaler:P-båndsundersøgelse, vil validere en fjernmålingsteknik kaldet mulighedssignaler. Selvom videnskabsmænd har bevist konceptet i jordbaserede kampagner, SnoOPI, som missionen også er kendt, vil være den første demonstration i kredsløb, når den sættes ind i et lavt kredsløb om Jorden i 2021.

Ultimativt, videnskabsmænd vil flyve en konstellation af bittesmå satellitter, alle bruger den samme teknik, at bestemme mængden af ​​vand, der er lagret i snepakning, og det, der er til stede i jorden i rodzonen - målinger er ikke mulige med den nuværende rumbaserede teknologi.

For at indsamle disse data, SNoOPI vil fungere lidt anderledes end andre missioner. I stedet for at generere og transmittere sine egne radiosignaler mod Jorden og derefter analysere det returnerede signal, det vil drage fordel af allerede tilgængelige telekommunikationssignaler.

Specifikt, SNoOPI vil hente P-båndets radiosignal, som er følsom over for fugtniveauer, i transmissioner fra en telekommunikationssatellit, der kredser 22, 000 miles over jordens overflade. Som med synligt lys, disse signaler rammer Jorden, interagere med miljøet, og bogstaveligt talt hoppe tilbage i rummet, hvor SNoOPI's eneste instrument ligger og venter på at indsamle P-båndsfrekvensen. Ved at analysere de returnerede signaler, forskere kan udlede fugtmålinger.

Ideel anvendelse

Til SNoOPI-missionen, Signals-of-opportunity-teknikken er ideel, sagde Jeffrey Piepmeier, en af ​​flere ingeniører ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, involveret i missionen ledet af Purdue University Professor James Garrison. NASA's in-space validering af geovidenskabelige teknologier, eller INVESTER, programmet finansierer SNoOPI's udvikling.

NASA's Soil Moisture Active Passive, eller SMAP, mission indsamler i øjeblikket fugtdata. Imidlertid, i stedet for P-bånd, den anvender en anden radiofrekvens – det højere frekvens L-bånd – til at kortlægge mængden af ​​vand i de øverste to tommer af jord overalt på Jordens overflade. Imidlertid, SMAP kan ikke indsamle fugtaflæsninger på rodniveau. Den støder også på vanskeligheder ved måling af jordfugtighed i skovklædte og bjergrige områder.

Lavere frekvenser, ligesom P-bandet, kan rejse fire gange dybere ned i jorden eller sneen, derved overvinde L-bånds begrænsningen. Men P-bandet har sine egne mangler. Fordi traditionelle P-båndsinstrumenter er tilbøjelige til radiointerferens forårsaget af signalspild fra nabobrugere, de kræver en stor antenne for aktivt at sende og modtage signaler for at opnå tilstrækkelig rumlig opløsning.

Fordi SNoOPI genbruger allerede eksisterende telekommunikationssignaler, det behøver ikke en sender. Desuden, telekommunikationssignalet SNoOPI i sidste ende fanger, efter at det hopper tilbage i rummet, er ekstremt kraftfuldt, eliminerer behovet for en stor antenne, Piepmeier forklarede.

"Signaleffektiviteten gør denne teknik meget omkostningseffektiv, " sagde Piepmeier. "Fordi vi eliminerer behovet for en stor antenne, det gør det muligt at bruge teknikken på en CubeSat, som kan være på størrelse med et brød."

Goddard og Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, bygger SNoOPI's instrument, og en ekstern leverandør vil levere CubeSat-bussen. Garnison, hvem udtænkte P-bånds signals-of-opportunity-teknikken, styrer den overordnede missionsudviklingsindsats.

Skulle teknikken vise sig effektiv i rummet, holdet mener, at NASA kunne flyve så mange som ni små satellitter langs en polar bane for at bygge rodzonekort, der er nødvendige af vejrudsultere, vandforvaltere, landmænd, og kraftværksoperatører.

Små satellitter, inklusive CubeSats, spiller en stadig større rolle i udforskningen, teknologi demonstration, videnskabelig forskning og pædagogiske undersøgelser ved NASA, inklusive:planetarisk rumudforskning; Jordobservationer; grundlæggende jord- og rumvidenskab; og udvikling af forløbervidenskabelige instrumenter som banebrydende laserkommunikation, satellit-til-satellit-kommunikation og autonome bevægelsesmuligheder.