Les grosses tempêtes s'intensifient. Le typhon Jebi est devenu le plus fort cyclone tropical à frapper le Japon en 25 ans et a tué au moins 10 personnes l'été dernier. L'ouragan Florence a impressionné même les météorologues chevronnés avec sa puissante combinaison de vents violents et d'humidité extrême lorsqu'il a touché terre en Caroline du Nord le 14 septembre.

Maintenant, certains chercheurs du MIT disent que la meilleure façon d'étudier et de comprendre ces tempêtes monstres est de réduire la taille des satellites qui les suivent.

Un groupe de chercheurs du Département d'aéronautique et d'astronautique du MIT, dirigé par un doctorat la candidate Angela "Angie" Crews et la professeure agrégée Kerri Cahoy, en collaboration avec Vince Leslie et William Blackwell au MIT Lincoln Laboratory, ont publié une nouvelle étude comparant les données météorologiques collectées par un CubeSat - un satellite à faible coût de la taille d'une boîte à chaussures - avec les données d'un satellite météorologique traditionnel.

"En fin de compte, ce minuscule satellite a collecté des données aussi bonnes que les données d'un satellite gouvernemental d'un milliard de dollars, " dit Crews, l'auteur principal de l'article, "Étalonnage et validation de petits radiomètres à micro-ondes passifs par satellite :MicroMAS-2A et TROPICS." La recherche a été présentée lors d'une conférence de SPIE, la société internationale d'optique et de photonique.

Les CubeSats présentent un certain nombre d'avantages par rapport à leurs cousins ​​plus grands comme le satellite NOAA-20, qui pèse près de 2, 300 kilogrammes, tandis que le minuscule MicroMAS-2A pèse moins de 4 kg. NOAA-20 a pris huit ans à partir du moment où le contrat a été attribué jusqu'à ce qu'il soit opérationnel dans l'espace, tandis que les CubeSats peuvent être construits et déployés en un an ou deux.

"Vous pouvez les construire plus rapidement, ce qui signifie que vous pouvez mettre en place une nouvelle technologie plus rapidement au lieu d'attendre 10 ans pour l'injection de nouvelles technologies dans un programme gouvernemental, " dit Cahoy.

Les gros satellites ont également besoin de leur propre lanceur dédié, mais les CubeSats peuvent se ranger en tant que charges utiles secondaires chaque fois qu'un véhicule de lancement dispose d'un peu d'espace de charge utile supplémentaire.

Les CubeSats présentent certains inconvénients par rapport à leurs plus grands parents, comme une durée de vie plus courte et le fait qu'ils transportent une gamme plus limitée d'instruments. Le satellite MicroMAS-2, qui mesure la température, vapeur d'eau, et de la glace nuageuse dans l'atmosphère, est essentiellement une plate-forme pour un seul radiomètre à micro-ondes à balayage à 10 canaux monté dans un cube rotatif à une extrémité du satellite.

Pourtant, la chose la plus importante à propos des CubeSats météo n'est pas nécessairement ce qu'ils peuvent faire seuls, c'est ce que plusieurs CubeSats peuvent accomplir de concert. Lorsque l'oxygène et la vapeur d'eau émettent naturellement des signaux dans la partie hyperfréquence du spectre électromagnétique et que ces signaux sont mesurés à différentes hauteurs par plusieurs satellites dans une constellation en orbite terrestre basse, ils ont l'impact combiné des instruments sur un satellite plus gros, et introduites dans des modèles météorologiques où les données sont utilisées pour une modélisation et une prévision améliorées des ouragans, tempêtes tropicales et orages, y compris la reconstruction 3D.

"Une constellation de CubeSats vous permet d'obtenir des données au même endroit plusieurs fois le même jour, ce qui n'est pas possible avec les satellites météorologiques standard du gouvernement en ce moment, qui peut vous donner des données au même endroit une fois par semaine, " dit Cahoy. " Si vous suivez une tempête tropicale ou un ouragan et que vous souhaitez utiliser des données pour mettre à jour vos modèles de prévision, ce n'est pas aussi bon que vous le voudriez."

C'est là qu'intervient le projet TROPICS (Time-Resolved Observations of Precipitation structure and storm Intensity with a Constellation of Smallsats) du MIT Lincoln Laboratory. TROPICS, dirigé par Bill Blackwell, comprend une constellation de six CubeSats dans trois plans orbitaux de Terre basse qui devraient être entièrement déployés dans le courant de 2020.

« LES TROPIQUES, en particulier, vise vraiment à étudier les cyclones tropicaux, où les conditions du noyau interne peuvent changer très rapidement, " dit Crews. " Alors, si nous avons la constellation là-haut, nous pouvons en apprendre beaucoup plus sur les cycles de vie tropicaux, et nous pouvons en apprendre davantage sur les facteurs qui affectent l'intensité et simplement obtenir beaucoup plus de données et vraiment mieux caractériser ces cyclones tropicaux."

Un autre avantage des satellites plus gros par rapport aux CubeSats est qu'ils sont plus faciles à calibrer. Mais les équipages, Cahoy et l'équipe du MIT ont trouvé une nouvelle façon d'améliorer l'étalonnage du MicroMAS-2A. Parce que le MicroMAS-2A transporte un radiomètre tournant 30 fois par minute, ils ont découvert qu'il subissait des intrusions solaires et lunaires (des moments où le soleil ou la lune entraient dans le champ de balayage et affectaient les mesures du satellite) à un rythme beaucoup plus élevé. Là où l'instrument NOAA-20 connaîtrait peut-être 44 intrusions au cours d'une année, MicroMAS-2A connaîtrait 5, 700. Ainsi, au lieu de supprimer les données ou de les corriger, ils prévoient d'utiliser les intrusions comme source d'étalonnage car elles sont très fréquentes.

Les chercheurs disent qu'ils ne font qu'effleurer la surface de ce que les CubeSats peuvent faire, et que dans les années à venir, ils auraient pu signifier des avancées révolutionnaires dans le commerce, expédition, et applications militaires.

"CubeSats continuera à nous laisser tester de nouvelles et meilleures technologies - de nouvelles puces, nouvelle électronique, de nouveaux capteurs - plus rapides car nous pouvons nous mettre en orbite plus rapidement pour voir comment ils fonctionnent, et faire un meilleur travail de conception de ces instruments, coûter moins cher à tout le monde et nous procurer plus de données, " dit Cahoy.

Crews ajoute :"C'est une période excitante pour être sur le terrain."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.