En regardant la Terre depuis la Station spatiale internationale, les astronautes voient grand, nuages ​​blancs s'étendant à travers la planète. Ils ne peuvent pas distinguer un nuage de pluie gris d'un nuage blanc gonflé. Alors que les satellites peuvent voir à travers de nombreux nuages ​​et estimer les précipitations liquides qu'ils contiennent, ils ne peuvent pas voir les plus petites particules de glace qui créent d'énormes nuages ​​de pluie.

Un petit satellite expérimental a comblé ce vide et capturé la première image globale des petites particules gelées à l'intérieur des nuages, normalement appelés nuages ​​de glace.

Déployé depuis la station spatiale en mai 2017, IceCube teste des instruments pour leur capacité à effectuer des mesures spatiales de petits, cristaux gelés qui forment des nuages ​​de glace. "Les fortes averses proviennent de nuages ​​de glace, " dit Dong Wu, Le chercheur principal d'IceCube au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland.

Les nuages ​​​​de glace commencent comme de minuscules particules hautes dans l'atmosphère. Absorbant l'humidité, les cristaux de glace grossissent et s'alourdissent, les faisant tomber à des altitudes plus basses. Finalement, les particules deviennent si lourdes, ils tombent et fondent pour former des gouttes de pluie. Les cristaux de glace peuvent également rester dans l'air.

Comme d'autres nuages, les nuages ​​de glace affectent le bilan énergétique de la Terre en réfléchissant ou en absorbant l'énergie du Soleil et en affectant l'émission de chaleur de la Terre dans l'espace. Ainsi, les nuages ​​de glace sont des variables clés dans les modèles météorologiques et climatiques.

Il s'agit d'une moyenne de trois mois de nuages ​​de glace. Les zones de pics les plus brillantes représentent la plus grande concentration de nuages ​​de glace. Ce sont aussi les endroits avec de fortes précipitations en dessous. Ils atteignent le sommet de la troposphère par convection profonde, qui est normalement le plus fort sous les tropiques.

La mesure de la glace atmosphérique à l'échelle mondiale reste très incertaine car les satellites ont été incapables de détecter la quantité de petites particules de glace à l'intérieur des nuages, car ces particules sont trop opaques pour que les capteurs infrarouges et visibles pénètrent. Pour surmonter cette limitation, IceCube a été équipé d'un radiomètre submillimétrique qui comble la sensibilité manquante entre les longueurs d'onde infrarouges et micro-ondes.

Bien qu'il ne pèse que 10 livres et qu'il ait à peu près la taille d'une miche de pain, IceCube est un véritable vaisseau spatial, complet avec contrôle d'attitude à trois axes, panneaux solaires déployables et une antenne de communication UHF déployable. Le CubeSat tourne autour de son axe, comme une assiette qui tourne sur un poteau. Il pointe vers la Terre pour prendre une mesure puis regarde l'espace froid pour calibrer.

À l'origine une mission de démonstration technologique de 30 jours, IceCube est toujours pleinement opérationnel en orbite terrestre basse près d'un an plus tard, mesurer les nuages ​​de glace et fournir des données « assez bonnes pour faire de la vraie science, " a déclaré Wu.

"La partie difficile du développement du CubeSat est de rendre les pièces commerciales durables dans l'espace, " a déclaré Tom Johnson, Le responsable du petit satellite de Goddard stationné à l'installation de vol Wallops de la NASA en Virginie. "Nous avons acheté des composants commerciaux pour IceCube et avons passé beaucoup de temps à tester les composants pour nous assurer que chaque pièce fonctionnait."

Au cours de la dernière année, les ingénieurs ont testé les limites du satellite en orbite. Ils voulaient voir si les batteries de l'instrument stockaient suffisamment d'énergie pour fonctionner 24 heures. IceCube charge ses batteries lorsque le soleil brille sur ses panneaux solaires. Pendant le test, des garde-fous empêchaient le satellite de perdre toute sa puissance et de mettre fin à la mission; cependant, le test a été concluant. Les batteries ont fait fonctionner l'IceCube toute la nuit et se sont rechargées pendant la journée. Ce changement a rendu le CubeSat plus précieux pour la collecte de données scientifiques.

Alors que l'équipe IceCube prévoyait une mission de 30 jours dans l'espace, "Cela ne coûte pas très cher de continuer, " Johnson a dit, "Nous avons donc prolongé la mission en raison de la science exceptionnelle d'IceCube. Nous téléchargeons des données huit à 10 fois par semaine. Même si nous manquons une semaine, le CubeSat peut contenir quelques semaines de données."

Johnson dit qu'il n'est pas surpris de la durée d'IceCube. "Cela va durer environ un an, quand il rentrera dans l'atmosphère terrestre et y brûlera."

L'équipe IceCube a construit le vaisseau spatial à l'aide du financement du programme de validation dans l'espace des technologies des sciences de la Terre (ESTO) de l'Earth Science Technology Office (ESTO) de la NASA et de l'initiative CubeSat de la Direction de la mission scientifique de la NASA.

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. Ils ont été utilisés dans l'exploration spatiale planétaire, 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.