Plusieurs technologues Goddard sont impliqués dans une nouvelle mission de démonstration technologique CubeSat appelée SNoOPI, qui utilise une nouvelle technique de télédétection pour mesurer les niveaux d'humidité du sol. De gauche à droite :Jeffrey Piepmeier, Chase Kielbasa, qui détient un prototype de circuit imprimé de première génération pour l'instrument SNoOPI, Joseph Knuble, Manuel Véga, Michael Coon, et Derek Hudson. Crédit :NASA/W. Hrybyk
Le travail a commencé sur une nouvelle mission CubeSat qui démontrera pour la première fois un nouveau technique très prometteuse pour mesurer l'humidité du sol depuis l'espace - des données importantes pour les alertes précoces d'inondation et de sécheresse ainsi que pour les prévisions de rendement des cultures.
La mission de démonstration technologique, Signaux d'opportunité :enquête en bande P, validera une technique de télédétection appelée signaux d'opportunité. Bien que les scientifiques aient prouvé le concept dans des campagnes au sol, SNoOPI, comme la mission est également connue, sera la première démonstration en orbite lorsqu'elle sera déployée sur une orbite terrestre basse en 2021.
Finalement, les scientifiques veulent piloter une constellation de minuscules satellites, utilisant tous la même technique, pour déterminer la quantité d'eau stockée dans le manteau neigeux et celle qui est présente dans le sol dans la zone racinaire - des mesures impossibles avec la technologie spatiale actuelle.
Pour collecter ces données, SNoOPI fonctionnera un peu différemment des autres missions. Au lieu de générer et de transmettre ses propres signaux radio vers la Terre puis d'analyser le signal renvoyé, il profitera des signaux de télécommunications déjà disponibles.
Spécifiquement, SNoOPI récupérera le signal radio en bande P, qui est sensible au taux d'humidité, dans les transmissions d'un satellite de télécommunications en orbite autour de 22, 000 milles au-dessus de la surface de la Terre. Comme pour la lumière visible, ces signaux frappent la Terre, interagir avec l'environnement, et rebondir littéralement dans l'espace où l'unique instrument de SNoOPI attend pour capter la fréquence de la bande P. En analysant les signaux renvoyés, les scientifiques peuvent dériver des lectures d'humidité.
Application idéale
Pour la mission SNoOPI, la technique des signaux d'opportunité est idéale, dit Jeffrey Piepmeier, l'un des nombreux ingénieurs du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, impliqué dans la mission dirigée par le professeur James Garrison de l'Université Purdue. Validation dans l'espace des technologies des sciences de la Terre de la NASA, ou INVEST, programme finance le développement de SNoOPI.
Ce graphique montre comment un CubeSat de démonstration technologique, appelé SNoOPI, recueillera des mesures d'humidité du sol au niveau des racines. Crédit :NASA
Passif actif d'humidité du sol de la NASA, ou SMAP, La mission recueille actuellement des données sur l'humidité. Cependant, au lieu de la bande P, il utilise une autre fréquence radio, la bande L à haute fréquence, pour cartographier la quantité d'eau dans les deux premiers centimètres du sol partout sur la surface de la Terre. Cependant, SMAP ne peut pas collecter les lectures d'humidité au niveau des racines. Il rencontre également des difficultés lors de la mesure de l'humidité du sol dans les zones boisées et montagneuses.
Basses fréquences, comme la bande P, peut s'enfoncer quatre fois plus profondément dans le sol ou le manteau neigeux, surmontant ainsi la limitation de la bande L. Mais la bande P a ses propres défauts. Étant donné que les instruments traditionnels en bande P sont sujets aux interférences radio causées par le débordement du signal provenant des utilisateurs de spectre voisins, ils nécessitent une grande antenne pour émettre et recevoir activement des signaux afin d'obtenir une résolution spatiale suffisante.
Parce que SNoOPI réutilise des signaux de télécommunications déjà existants, il n'a pas besoin d'émetteur. Par ailleurs, le signal de télécommunications que SNoOPI capte finalement après son retour dans l'espace est extrêmement puissant, éliminant le besoin d'une grande antenne, Piepmeier a expliqué.
"L'efficacité du signal rend cette technique très rentable, " a déclaré Piepmeier. " Parce que nous éliminons le besoin d'une grande antenne, il permet l'utilisation de la technique sur un CubeSat, qui peut avoir la taille d'une miche de pain."
Goddard et le Jet Propulsion Laboratory de Pasadena, Californie, construisent l'instrument de SNoOPI et un fournisseur externe fournira le bus CubeSat. Garnison, qui a conçu la technique des signaux d'opportunité en bande P, gère l'effort global de développement de la mission.
Si la technique s'avère efficace dans l'espace, l'équipe pense que la NASA pourrait faire voler jusqu'à neuf petits satellites le long d'une orbite polaire pour créer des cartes de la zone racine nécessaires aux prévisionnistes météorologiques, gestionnaires de l'eau, Les agriculteurs, et les exploitants de centrales électriques.
Petits satellites, y compris CubeSats, jouent un rôle de plus en plus important dans l'exploration, démonstration de technologie, la recherche scientifique et les enquêtes pédagogiques à la NASA, y compris :l'exploration de l'espace planétaire; Observations de la Terre ; sciences fondamentales de la Terre et de l'espace; et le développement d'instruments scientifiques précurseurs tels que les communications laser de pointe, communications de satellite à satellite et capacités de mouvement autonome.
