Le nombre d'instruments de la Station spatiale internationale dédiés à l'observation de la Terre pour améliorer notre compréhension de notre planète natale ne cesse de croître.

Deux nouveaux instruments devraient arriver à la station le 18 février sur la capsule SpaceX Dragon.

L'instrument Stratospheric Aerosol and Gas Experiment (SAGE) III surveillera l'état de la couche d'ozone, qui couvre une zone de la stratosphère de 10 à 30 miles au-dessus de la Terre et protège la planète des rayons ultraviolets nocifs du soleil. Ses prédécesseurs, SAGE I et SAGE II, qui étaient montés sur des satellites, aidé les scientifiques à comprendre les causes et les effets du trou dans la couche d'ozone en Antarctique. Le protocole de Montréal de 1987 a conduit à une éventuelle interdiction des gaz destructeurs d'ozone et à la récupération de la couche d'ozone; SAGE III, conçu pour fonctionner pendant au moins trois ans, permettra aux scientifiques de continuer à surveiller son rétablissement.

Le capteur d'imagerie de foudre (LIS), lancé pour la première fois comme instrument de la mission de mesure des précipitations tropicales en 1997, enregistre l'heure, production d'énergie et localisation des événements de foudre dans le monde, jour et nuit. De son perchoir sur l'ISS, le nouveau LIS améliorera la couverture des événements de foudre au-dessus des océans et également dans l'hémisphère nord pendant les mois d'été. Parce que la foudre est à la fois un facteur et une jauge pour un certain nombre de processus atmosphériques, La NASA ainsi que d'autres agences utiliseront les nouvelles données de foudre du LIS pour de nombreuses applications, des prévisions météorologiques à la modélisation climatique et aux études de la qualité de l'air.

Alors que SAGE III et LIS sont les derniers instruments de science de la Terre destinés à être utilisés à bord de l'ISS, ils ou pas le premier ou le dernier.

Pendant deux ans, à partir de septembre 2014, le diffusiomètre rapide, ou RapidScat, ont collecté des données en temps quasi réel sur la vitesse et la direction du vent océanique. L'instrument a été conçu pour remplacer à faible coût le diffusiomètre rapide, ou satellite QuikScat, qui a connu une défaillance liée à l'âge en 2009. En plus d'aborder des questions telles que la façon dont les vents changeants affectent les températures de surface de la mer pendant une saison El Niño, la National Oceanic and Atmospheric Administration et la U.S. Navy se sont appuyées sur les données RapidScat pour un meilleur suivi de la météo marine, conduisant à un acheminement plus optimal des navires et à l'évitement des dangers.

Le Cloud Aerosol Transport System (CATS) a été monté à l'extérieur de la station spatiale en janvier 2015 et est au milieu d'une mission de trois ans pour mesurer les aérosols, comme les panaches de poussière, feux de forêt et cendres volcaniques, autour du monde. Construit pour démontrer un faible coût, approche rationalisée des charges utiles scientifiques de l'ISS, l'instrument laser fournit des données pour les études de qualité de l'air, modèles climatiques et capacités d'alerte aux dangers.

Au cours des prochaines années, La NASA prévoit d'envoyer à la station spatiale plusieurs autres instruments entraînés vers la Terre.

Le capteur d'irradiance solaire totale et spectrale (TSIS-1) mesurera l'irradiance solaire totale et l'irradiance solaire spectrale, ou le rayonnement solaire total au sommet de l'atmosphère terrestre et la distribution spectrale de ce rayonnement solaire, respectivement. Les données sont essentielles pour la modélisation du climat et les études atmosphériques. TSIS-1 poursuivra les travaux du satellite Solar Radiation and Climate Experiment de la NASA, qui prend ces mesures depuis 2003.

Le programme Earth System Science Pathfinder de la NASA prend en charge les instruments suivants qui sont actuellement en cours de développement. Le programme est géré par le Langley Research Center de la NASA à Hampton, Virginie.

L'instrument Orbiting Carbon Observatory-3 (OCO-3) surveillera la distribution du dioxyde de carbone dans le monde. Assemblé avec des pièces de rechange du satellite Orbiting Carbon Observatory-2, OCO-3 fournira des informations sur le rôle des gaz à effet de serre en ce qui concerne la croissance des zones urbaines et les changements dans la combustion des combustibles fossiles. L'instrument mesurera également la "lueur" des plantes en croissance (fluorescence induite par le soleil).

Le Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) se concentre sur les forêts tropicales et tempérées. L'instrument lidar fournira les premières observations à haute résolution de la structure verticale des forêts afin de déterminer la quantité de carbone stockée dans ces écosystèmes et également les impacts de la déforestation et du reboisement sur la diversité des habitats, le cycle mondial du carbone et le changement climatique.

L'expérience du radiomètre thermique spatial ECOsystem (ECOSTRESS) se concentrera également sur la végétation en fournissant une haute fréquence, mesures à haute résolution de la température des plantes et de l'utilisation de l'eau par les plantes. Parmi les nombreuses utilisations des données, citons l'indication des régions de stress thermique et hydrique des plantes et l'amélioration des prévisions de sécheresse au profit des agriculteurs et des gestionnaires de l'eau. Les chercheurs utiliseront également ECOSTRESS de concert avec d'autres données pour calculer l'efficacité de l'utilisation de l'eau par les plantes et identifier les espèces et les variétés résistantes à la sécheresse.

Également à l'horizon, le Pathfinder de l'Observatoire de rayonnement et de réfractivité climatiques absolus (CLARREO) comprend deux instruments de mesure de l'irradiance solaire :un spectromètre solaire réfléchi et un spectromètre infrarouge. CLARREO collectera des enregistrements climatiques très précis pour tester les projections climatiques afin d'améliorer les modèles.