Simba CubeSat til at dreje fra Jorden til solen for at hjælpe med at spore klimaændringer

På grund af opsendelse ombord på fredagens Vega-raket, ESA's Simba CubeSat er en lillebitte mission med en stor ambition:at måle en af ​​de grundlæggende drivkræfter bag klimaændringer på en ny måde. Den 30 cm lange nanosatellit vil vende sig fra Jorden til rummet til solen og tilbage igen, at beregne vores planets samlede energibudget.

CubeSats er miniaturesatellitter bygget op af standardiserede 10 cm-bokse. Simba, forkortelse for 'sun-Earth Ubalance' er en '3-enheder' CubeSat, udviklet for ESA af et konsortium ledet af Belgiens Royal Meteorological Institute (RMI) med University of Leuven og ISIS-Innovative Solutions in Space i Holland.

"Dette er den slags videnskabeligt instrument, vi ellers ville placere på en satellitplatform i fuld størrelse, " forklarer Stijn Nevens, Simba hovedefterforsker ved RMI.

"Men hvis vi kan få dette til at fungere på en mindre, billigere CubeSat, så kan vi måske bygge og flyve flere versioner af dette instrument i fremtiden, at dække hele planeten for de tilsvarende omkostninger ved en enkelt traditionel mission. Det er vigtigt, fordi den variabel, vi sigter efter at måle, er afgørende.

"Klimaforandringernes hovedårsag er, at en stigende mængde varme fra solen tilbageholdes i det atmosfæriske system. For at kvantificere det direkte skal vi måle, hvor meget solenergi Jorden modtager - vi kalder dette den totale solindstråling - så hvor meget af dette reflekteres af Jordens overflade og atmosfære, eller udstråles som varmeenergi med længere bølgelængde.

"Hvis man trækker den anden fra den første, vi ender med et tal for Jordens strålingsbudget – mængden af ​​energi, vores planet holder på i stedet for at reflektere eller udstråle.

"Vi har allerede en klasse af instrumenter til at måle bestrålet energi, kaldet radiometre, som omdanner det til elektrisk strøm til måleformål. Nedadrettede radiometre flyver for eksempel på Europas Meteosat-satellitter i geostationær kredsløb, samt den amerikanske familie af CERES-instrumenter i lavere baner. Så er der solvendte radiometre på satellitter som SOHO og Proba-2.

"Men mens deres resultater har høj relativ nøjagtighed, de kræver en masse yderligere modellering for at tage højde for faktorer såsom døgnforskelle og overfladevariationer. De kommer derfor med en stor fejlmargin, mens instrumenterne selv besidder iboende skævheder. For skarpere modellering af klimaændringer er vi nødt til at gøre det bedre."

At passe på vores planet

Ideen med Simba er at opnå højere absolut nøjagtighed ved at bruge det samme instrument for allerførste gang til at måle stråling fra både solen og Jorden. CubeSat vil vende fra vores planet til det dybe rum - til kalibreringsformål - derefter til vores moderstjerne.

"Vi bruger et bredbånd, vildt synsfelt instrument, hvilket betyder, at vi måler den totale udgående flux fra hele Jorden, " tilføjer Dr. Nevens. "Simba er baseret på et hulrumsradiometer, som dybest set er et indre rum på den anden side af et meget lille hul, totalt sortmalet. Vi måler, hvordan hulrummet varmes op.

"Forestil dig et hus med centralvarme, som du gerne vil holde på varmen. På en sommerdag skal du ikke varme, men på en vinterdag mister du meget varme og skal aktivt varme den op. Så vi vil måle, hvor meget ekstra energi vi skal bruge for at opretholde en fast temperatur.

"For at få vores baseline vil vi begynde missionen med at se ned på Jorden i lang tid, for at se, hvilken temperatur den stabiliserer sig ved. Så drejer vi ud i det dybe rum, kun et par grader fra det absolutte nulpunkt, at lære det maksimale niveau af varme, vi skal anvende for at holde det der. Så vender vi os til solen på skift, måling af mængden af ​​stråling, der kommer ind."

Simba er udstyret med et specialudviklet CubeSat-optimeret 'attitudebestemmelses- og kontrolsystem' eller kort sagt ADCS, bidraget fra universitetet i Leuven. Dette inkluderer et eksperimentelt stjernesporingskamera til at fiksere dets position mod stjernekonstellationerne på himlen og 'reaktionshjul', hvis skiftende spinhastighed får nanosatellitten til at ændre sin holdning som reaktion.

Dr. Nevens tilføjer:"Denne ADCS vil give Simba en pegepræcision på 0,1 grader, hvilket også forbedrer den overordnede nøjagtighed af vores data. Vi vil opnå sporbarhed, at være i stand til at vide præcist, hvor og hvad vi ser på til enhver tid."

Simba er blevet støttet af det belgiske videnskabspolitiske kontor gennem "Fly"-elementet i ESA's General Support Technology-program, klargøring af lovende teknologier til rummet. Den vil blive opsendt sammen med snesevis af andre CubeSats og små satellitter ombord på den første flyvning af ESA's Vega Small Spacecraft Mission Service fredag ​​tidlig morgen.

Følg lanceringen på ESA Web TV fra 03:15 CEST, med start kl. 03:51 CEST (01:51 UTC, 10:51 torsdag aften Fransk Guyana tid).