International SWOT -satellit til at undersøge verdens vand

Hvor meget vand hænger rundt i Jordens søer, floder, og oceaner? Og hvordan ændrer det tal sig over tid? Den kommende Surface Water and Ocean Topography (SWOT) mission planlægger at finde ud af det. Målrettet mod en lanceringsdato sidst i 2022, denne satellit i SUV-størrelse måler højden af ​​Jordens vand. SWOT vil hjælpe forskere med at forstå og spore mængden og placeringen af ​​vand - en begrænset ressource - rundt om i verden, gør NASAs første virkelig globale undersøgelse af planetens overfladevand.

Dataene hjælper med at overvåge ændringer i oversvømmelsesområder og vådområder, måle, hvor meget ferskvand der strømmer ind og ud af Jordens søer og floder og tilbage til havet, og spore regionale forskydninger i havniveau i skalaer, der aldrig er set før. Det vil give oplysninger om små havstrømme, der vil understøtte havoperationer i realtid påvirket af tidevand, strømme, stormflod, sedimenttransport, og spørgsmål om vandkvalitet. Og de oplysninger, som SWOT indsamler, vil også give, for første gang, globale observationsbeviser for, hvordan cirkulære strømme - kaldet hvirvler - bidrager til ændringer i havet, såsom energi- og varmelagring, samt hvordan kulstof bevæger sig gennem havmiljøet.

Men før missionen kan gøre alt det, ingeniører og teknikere skal færdiggøre opbygningen af ​​rumfartøjet. Nyttelasten, der vil bære videnskabsinstrumenterne til denne heftige satellit, tager form i et rent rum på NASAs Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien, hvor streng test er i gang. Så i slutningen af ​​juni, den rejser til Frankrig, hvor ingeniører og teknikere fra det franske rumagentur Center National d'Etudes Spatial (CNES), deres hovedentreprenør Thales Alenia Space, og JPL vil færdiggøre opbygningen og forberede satellitten til afsendelse til sit Californiens opsendelsessted på Vandenberg Air Force Base.

JPL-projektleder Parag Vaze (udtales vah-zay) er central for at sikre, at overleveringen til hans CNES-pendant Thierry Lafon går gnidningsløst. En uddannet ingeniør, Vaze har arbejdet med jord-satellit-missioner i 25 år på JPL. Han har været projektleder for flere missioner, der måler havniveau, herunder Jason-2, Jason-3, og Sentinel-6 Michael Freilich-satellitten, som lancerede i en lav-jord-bane i november sidste år, mens SWOT var under montering på JPL.

SWOT er en stor satellit med store ambitioner og en krævende tidslinje. Vaze satte sig ned for at besvare spørgsmål om det vigtige arbejde, der venter.

Hvad fascinerer dig mest ved SWOT?

Jeg tror, ​​at ferskvandsaspektet ved missionen fascinerer mig mest. Havvidenskaben er absolut kritisk for at forstå, hvad der sker med Jorden på mellemlangt til langt sigt med klimaændringer og stigning i havniveauet. Men jeg er oprindeligt fra Indien, og jeg har personligt set vanskelighederne ved at skaffe rent ferskvand til mennesker. Jeg tror i mit hjerte, at det vil være udfordringen i det næste århundrede - endnu mere end at finde olie- og energialternativer.

Hvordan vil SWOT hjælpe med at løse denne udfordring?

Først, forståelse af et problem kræver information. Der er millioner af søer og floder på Jorden, der er gode kilder til ferskvand, men vi har ikke nogen reel konsekvent information om dem. De fleste oplysninger, som folk har, stammer fra jordbaserede instrumenter i befolkede områder.

At kunne måle disse søer og floder ikke kun i befolkede områder konsekvent, men også dem på andre områder, der slet ikke måles, vil hjælpe med videnskaben. Og det kan også hjælpe med at finde yderligere kilder til ferskvand. SWOT vil indsamle oplysninger om vandmasser over hele kloden, og disse oplysninger vil være frit tilgængelige for alle, der har brug for dem.

SWOT kommer til at levere utroligt højopløselige data om planetens overfladevand. Hvilke værktøjer vil den bruge til at gøre det?

Vi har hovedinstrumentet, Ka-band Radar Interferometer [KaRIn], som er nyt. Det afviser radarimpulser fra vandoverfladen og modtager retursignalerne med to forskellige antenner på samme tid. Dette giver os mulighed for at triangulere højden af ​​vandets overflade. Dette er en radar i høj opløsning, der vil kunne "se" floder og andre små vandområder på Jordens overflade. Antennerne, der stikker ud omkring 5 fod på hver side af satellitten, vil lade os dække omkring 50 kilometer af Jordens overflade til højre og 50 kilometer til venstre for rumfartøjet.

Der er også en højdemåler, der ser lige ned og måler højden af ​​havets overflade. Dette instrument ligner højdemålere, vi har på satellitter som Jason-3 og Sentinel-6 Michael Freilich. Vi har dette mere traditionelle instrument ombord for at tillade krydsvalidering med KaRIn-data.

Vi har også et radiometer. Vanddamp i atmosfæren påvirker udbredelsen af ​​radarimpulser fra højdemåler eller KaRIn, som kan smide overfladehøjdemålene af. Et radiometer giver os mulighed for at korrigere for dette ved at måle mængden af ​​vanddamp mellem rumfartøjet og Jordens overflade.

Så har vi et par præcisionsorbitale positioneringsinstrumenter - herunder et globalt positionssystem - der fortæller os, hvor satellitten er geolokaliseret i rummet. Det er de videnskabelige instrumenter.

Det lyder som om du vil generere en masse oplysninger. Hvor mange data taler vi om, og hvordan håndterer SWOT det hele?

Vi forsøger at tage data 24 timer i døgnet, syv dage om ugen. Så generelt set Vi planlægger at nedlinke en terabyte data hver dag. Vi har været nødt til at foretage et par tilføjelser til nyttelasten for at håndtere alle disse oplysninger. Vi laver behandling ombord - ikke kun komprimering, men faktisk behandling af havdata - for at hjælpe med at håndtere de enorme mængder data, satellitten sender tilbage til os. Og vi har også et unikt X-band downlink-system, der kan overføre mere end 620 megabit i sekundet.

Hvor meget arbejde går der i at bygge et rumfartøj som dette?

SWOT begyndte at blive en realitet omkring 2010, og det har siden ramt op til hundredvis af ingeniører og forskere, der arbejder i USA og Europa, hvoraf nogle har investeret en betydelig del af deres karriere i dette projekt. Holdene har været nødt til at arbejde igennem mange banebrydende udviklingsudfordringer, ikke kun på satellitten, men på grundsystemerne og algoritmerne.

Mange af de missioner, du har arbejdet med, er blevet udført med internationale partnere. Denne omfatter CNES samt det canadiske rumagentur og Det Forenede Kongeriges rumagentur. Hvorfor har denne form for samarbejde været en så stor del af dit arbejde?

Planlægning, udfører, og finansiering af denne slags missioner er en virkelig stor indsats, og det kræver engagement og tillid. Vi har haft succes med dette, fordi vi kan dele byrden og risikoen. Og vi har været i stand til det, fordi behovet for den slags oplysninger, som disse satellitter indsamler, er blevet udtrykt over hele kloden. De problemer, de vil hjælpe med at løse, er globale spørgsmål, ikke kun dem, der kun sker steder som Nordamerika eller Europa eller Afrika.

Hvad med missionen holder dig vågen om natten?

Alt og ingenting. Hver dag byder på mange forskellige udfordringer, mange af dem jeg ikke forudser, selv med mange års erfaring. Men, Jeg er i stand til at sove, fordi jeg ved, at vi har ekstremt talentfulde og dedikerede mennesker, der arbejder sammen for at overvinde det, vi står over for.