En banebrydende NASA mini vejrsatellit afslutter sin mission

Efter næsten 2,5 år i kredsløb, en vejrsatellit på størrelse med skoæske ringede hjem en sidste gang, før den styrtede ned i Jordens atmosfære og brændte op den 24. december, 2020. RainCube (Radar in a CubeSat) var en teknologidemonstration, der skulle vise, at skrumpning af en vejrradar til en lavpris, miniaturesatellit kaldet en CubeSat kunne levere data af videnskabelig kvalitet.

RainCube blev indsat den 13. juli, 2018, fra den internationale rumstation og havde en primær mission på tre måneder. CubeSats instrument "så" regn og andre former for nedbør ved at kaste radarsignaler fra regndråber, is, og snefnug, og måling af styrken og den tid, det tog for signalerne at vende tilbage til satellitten. Det gav videnskabsmænd billeder af, hvad der skete inde i storme rundt om i verden.

Radarinstrumenter på jordobservationssatellitter i fuld størrelse har udført sådanne målinger i årevis. "Men det vigtigste med RainCube var ikke at bringe ny videnskab ind, " sagde Simone Tanelli, RainCube hovedforsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien. "I stedet, det viste, at vi kunne give dig lignende data med en boks, der er omkring 100 gange mindre i volumen end en satellit i fuld størrelse."

RainCube varede meget længere end de første tre måneder, den var planlagt til, giver forskere mulighed for at indsamle data om orkanerne Marco og Laura i 2020 samtidig med en anden CubeSat kaldet TEMPEST-D. De to CubeSats brugte forskellige typer instrumenter til at indsamle forskellige, men komplementære, observationer, der gav forskerne et 3D-kig inde i disse hvirvlende storme.

"Det åbnede døren til noget, som jordforskere bliver virkelig begejstrede for, som bruger flere CubeSats på samme tid til at studere vores planet, " sagde Shannon Statham, RainCube projektleder hos JPL.

Udfyldning af blanke

Jordens atmosfære er i konstant bevægelse, og nogle fænomener – som storme – kan ændre sig fra minut til minut. Nuværende satellitter i lav kredsløb om Jorden kan observere en storm en eller to gange om dagen afhængigt af stormens placering. Det betyder, at der kan gå mange timer mellem observationer af en enkelt storm. At flyve en flåde af satellitter med få minutters mellemrum kunne give forskerne finkornede tidsmæssige data til at hjælpe med at udfylde disse dækningshuller.

Men en jordobservationssatellit i fuld størrelse kan koste hundredvis af millioner af dollars at bygge, lancering, og betjene, og mange er så store som biler eller busser. "Det ville være umuligt at flyve en flåde af disse satellitter i fuld størrelse, fordi det ikke ville være overkommeligt, " sagde Tanelli.

CubeSats, på den anden side, kan variere fra noget på størrelse med en kornkasse til en brødristerovn, og deres bygning, indsættelse, og operationer kan koste mindre end 10 millioner dollars. Denne lavere pris kan give forskerne chancen for at flyve flere af disse små satellitter på samme tid.

Store ting i små pakker

Imidlertid, en CubeSats lille statur kræver omfattende ingeniørarbejde for at skrue ned et instrument, samtidig med at dets evne til at indsamle og overføre videnskabelige data bevares. Andet udstyr, såsom radarantennen, der modtager signaler, skal også fornys.

Det er her teknologidemonstrationer som RainCube kommer ind i billedet. Til denne særlige mission, ingeniører sænkede indmaden af ​​et radarinstrument i fuld størrelse til kun det væsentlige og redesignede, hvordan delene passer sammen. Antennen – inspireret af en antenne udviklet af University of Southern California til deres Aeneas CubeSat – gik fra at være en stiv struktur til noget, der ligner en paraply med sammenklappelige komponenter, der kunne foldes sammen til et ultrakompakt volumen og foldes ud en gang i rummet. RainCube ingeniører udførte denne mekaniske origami, byggede deres skabelse, og lancerede derefter CubeSat inden for tre år.

"RainCube er min baby, " sagde Statham, som – sammen med Tanelli og JPL Principal Investigator Eva Peral – har været med i projektet siden dets start. "Så dens slutning er bittersød, fordi vi håbede på at få lidt mere tid med den, men vi har vist, at videnskabelige missioner med CubeSats er mulige, hvilket er det, vi har sat os for at gøre."

Mere om missionen

RainCube er en teknologi-demonstrationsmission for at muliggøre Ka-band nedbørsradarteknologier til en lav pris, hurtig-turnround-platform. Det er sponsoreret af NASA's Earth Science Technology Office gennem programmet InVEST-15. JPL arbejdede med Tyvak Nanosatellite Systems, Inc. i Irvine, Californien, at flyve RainCube-missionen. Caltech i Pasadena, Californien, administrerer JPL for NASA.