Cette fin de semaine, lorsque la prochaine mission de ravitaillement en fret de la Station spatiale internationale décollera de l'installation de vol Wallops de la NASA en Virginie, il transportera parmi ses fournitures et ses expériences trois satellites de la taille d'une boîte de céréales qui seront utilisés pour tester et démontrer la prochaine génération de technologie d'observation de la Terre.

La NASA a augmenté son utilisation de CubeSats - de petits satellites basés sur plusieurs configurations d'environ 4 x 4 x 4 pouces cubes - pour mettre de nouvelles technologies en orbite où ils peuvent être testés dans l'environnement hostile de l'espace avant d'être utilisés dans le cadre de plus grands missions satellitaires ou constellations d'engins spatiaux.

Les trois missions CubeSat lancées lors de la neuvième mission de réapprovisionnement commercial d'Orbital ATK représentent un large éventail de technologies de pointe logées dans de très petits packages.

RainCube, un radar dans un CubeSat, n'est que cela :un instrument radar miniaturisé d'étude des précipitations qui pèse un peu plus de 26 livres. RainCube est plus petit, a moins de composants, et utilise moins d'énergie que les instruments radar traditionnels. Le programme de validation dans l'espace des technologies des sciences de la Terre (ESTO) de l'Earth Science Technology Office (ESTO) de la NASA a sélectionné le projet pour démontrer qu'un radar aussi petit peut être utilisé avec succès sur une plate-forme CubeSat.

Cette mission marque la première fois qu'un instrument radar actif vole sur un CubeSat.

En cas de succès, RainCube pourrait ouvrir la porte à moindre coût, missions de constellation à rotation rapide, dans lequel plusieurs CubeSats travaillent ensemble pour fournir des observations plus fréquentes qu'un seul satellite.

« Une constellation de radars RainCube serait capable d'observer la structure interne des systèmes météorologiques au fur et à mesure qu'ils évoluent selon des processus qui doivent être mieux caractérisés dans les modèles de prévision météorologique et climatique, " a déclaré Eva Peral, chercheuse principale de RainCube, du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie.

RainCube utilisera des longueurs d'onde dans la bande Ka haute fréquence du spectre électromagnétique. Les longueurs d'onde Ka fonctionnent avec des antennes plus petites (l'antenne déployable de RainCube mesure à seulement un demi-mètre, ou mètre, à travers) et permettent une augmentation exponentielle du transfert de données sur de longues distances, faisant également de RainCube une démonstration d'amélioration des communications. JPL a développé l'instrument RainCube, tandis que Tyvak Inc. a développé le vaisseau spatial.

Les CubeSats peuvent également être utilisés pour tester de nouveaux sous-systèmes et techniques pour améliorer la collecte de données depuis l'espace. Les interférences radio (RFI) sont un problème croissant pour les radiomètres à micro-ondes spatiaux, instruments importants pour l'étude de l'humidité du sol, météorologie, le climat et d'autres propriétés de la Terre. Comme le nombre d'appareils provoquant des RFI, y compris les téléphones portables, radios, et les téléviseurs—augmente, il sera encore plus difficile pour les radiomètres à micro-ondes des satellites de la NASA de collecter des données de haute qualité.

Pour résoudre ce problème, Le programme InVEST de la NASA a financé une équipe dirigée par Joel Johnson de l'Ohio State University pour développer CubeRRT, la mission de validation de la technologie d'interférence radiofréquence du radiomètre CubeSat. « Notre technologie, " dit Johnson, "fera en sorte que nos radiomètres d'observation de la Terre puissent continuer à fonctionner en présence de cette interférence."

RFI affecte déjà les données collectées par les satellites d'observation de la Terre. Pour atténuer ce problème, les mesures sont transmises au sol où elles sont ensuite traitées pour supprimer toutes les données corrompues par les RFI. C'est un processus compliqué et nécessite plus de données à transmettre à la Terre. Avec les futurs satellites rencontrant encore plus de RFI, davantage de données pourraient être corrompues et les missions pourraient ne pas être en mesure d'atteindre leurs objectifs scientifiques.

Johnson a collaboré avec des technologues du JPL et du Goddard Space Flight Center, Ceinture verte, Maryland, développer le satellite CubeRRT pour démontrer la capacité de détecter les RFI et de filtrer les données corrompues par les RFI en temps réel à bord du vaisseau spatial. Le vaisseau spatial a été développé par Blue Canyon Technologies, Rocher, Colorado.

L'une des mesures météorologiques recueillies par radiomètre, importante pour les chercheurs, concerne les processus nuageux, en particulier le développement des tempêtes et l'identification du moment où la pluie commence à tomber. Actuellement, les satellites météorologiques ne survolent les tempêtes qu'une fois toutes les trois heures, pas assez fréquemment pour identifier de nombreux changements dans les systèmes de tempêtes dynamiques. Mais le développement d'un nouveau, système de radiomètre extrêmement compact pourrait changer cela.

Le programme Earth System Science Pathfinder de la NASA a sélectionné Steven Reising de la Colorado State University et des partenaires du JPL pour développer, construire, et faire la démonstration d'un radiomètre à cinq fréquences basé sur les nouvelles technologies d'amplification à faible bruit développées avec le soutien de l'ESTO. La mission TEMPEST-D (Temporal Experiment for Storms and Tropical Systems Demonstration) validera la technologie du radiomètre miniaturisé et démontrera la capacité du vaisseau spatial à effectuer des manœuvres de traînée pour contrôler la basse altitude terrestre de TEMPEST-D et sa position en orbite. L'instrument s'insère dans un CubeSat 6U de Blue Canyon Technologies, de la même taille que le RainCube et le CubeRRT.

"Avec une constellation en forme de train de CubeSats de type TEMPEST, nous serions en mesure de prendre des échantillons de temps toutes les cinq à dix minutes pour voir comment une tempête se développe, " a déclaré Reising. Cela améliorerait le temps de revisite du satellite de trois heures, en particulier lors de la collecte de données sur les tempêtes tropicales comme les ouragans qui peuvent rapidement s'intensifier et changer.

Cube de pluie, CubeRRT et TEMPEST-D sont actuellement intégrés à bord du vaisseau spatial Cygnus d'Orbital ATK et attendent leur lancement sur une fusée Antares. Une fois les CubeSats arrivés à la gare, ils seront déployés en orbite terrestre basse et commenceront leurs missions pour tester ces nouvelles technologies utiles à la prévision météorologique, assurer la qualité des données, et aider les chercheurs à mieux comprendre les tempêtes.