Après près de 2,5 ans en orbite, un satellite météorologique de la taille d'une boîte à chaussures a téléphoné à la maison une dernière fois avant de plonger dans l'atmosphère terrestre et de s'enflammer le 24 décembre. 2020. RainCube (Radar in a CubeSat) était une démonstration technologique destinée à montrer que la réduction d'un radar météorologique en un un satellite miniature appelé CubeSat pourrait fournir des données de qualité scientifique.

RainCube a été déployé le 13 juillet 2018, de la Station spatiale internationale et avait une mission principale de trois mois. L'instrument du CubeSat "a vu" la pluie et d'autres types de précipitations en faisant rebondir les signaux radar sur les gouttes de pluie, la glace, et des flocons de neige, et mesurer la force et le temps qu'il a fallu pour que les signaux reviennent au satellite. Il a fourni aux scientifiques des images de ce qui se passait à l'intérieur des tempêtes dans le monde.

Les instruments radar installés sur des satellites d'observation de la Terre de taille normale effectuent de telles mesures depuis des années. "Mais l'élément clé avec RainCube n'était pas d'apporter une nouvelle science, " a déclaré Simone Tanelli, Scientifique principal de RainCube au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud. "Au lieu, cela montrait que nous pouvions vous donner des données similaires avec un boîtier d'un volume environ 100 fois plus petit qu'un satellite de taille normale."

RainCube a duré bien plus longtemps que les trois premiers mois prévus, permettant aux chercheurs de collecter des données sur les ouragans Marco et Laura en 2020 en même temps qu'un autre CubeSat appelé TEMPEST-D. Les deux CubeSats ont utilisé différents types d'instruments pour collecter des données disparates, mais complémentaire, observations qui ont fourni aux chercheurs un aperçu en 3D de ces tempêtes bouillonnantes.

"Cela a ouvert la porte à quelque chose qui enthousiasme vraiment les scientifiques de la Terre, qui utilise plusieurs CubeSats en même temps pour étudier notre planète, " a déclaré Shannon Statham, Chef de projet RainCube au JPL.

Remplir les blancs

L'atmosphère terrestre est en mouvement constant, et certains phénomènes, comme les tempêtes, peuvent changer de minute en minute. Les satellites actuels en orbite terrestre basse peuvent observer une tempête une ou deux fois par jour selon l'emplacement de la tempête. Cela signifie que plusieurs heures peuvent s'écouler entre les observations d'une seule tempête. Piloter une flotte de satellites espacés de quelques minutes pourrait fournir aux chercheurs des données temporelles fines pour aider à combler ces lacunes de couverture.

Mais un satellite d'observation de la Terre pleine grandeur peut coûter des centaines de millions de dollars à construire, lancement, et opérer, et beaucoup sont aussi gros que des voitures ou des bus. « Il serait impossible de faire voler une flotte de ces satellites de taille normale parce que ce ne serait pas abordable, " dit Tanelli.

CubeSats, d'autre part, peut aller de la taille d'une boîte de céréales à un four grille-pain, et leur construction, déploiement, et les opérations peuvent coûter moins de 10 millions de dollars. Ce prix inférieur pourrait donner aux chercheurs la possibilité de piloter plusieurs de ces minuscules satellites en même temps.

De grandes choses dans de petits paquets

Cependant, La petite taille d'un CubeSat nécessite une ingénierie approfondie pour réduire un instrument tout en préservant sa capacité à collecter et à transmettre des données scientifiques. Autre équipement, comme l'antenne radar qui reçoit les signaux, doit également être repensé.

C'est là qu'interviennent les démonstrations technologiques comme RainCube. Pour cette mission particulière, les ingénieurs ont réduit les entrailles d'un instrument radar pleine grandeur à l'essentiel et ont repensé la façon dont les pièces s'emboîtent. L'antenne, inspirée d'une antenne développée par l'Université de Californie du Sud pour leur Aeneas CubeSat, est passée d'une structure rigide à quelque chose qui s'apparente à un parapluie avec des composants pliables qui pourraient se plier en un volume ultra-compact et se déployer une fois dans l'espace. Les ingénieurs de RainCube ont réalisé cet origami mécanique, construit leur création, puis a lancé le CubeSat en trois ans.

"RainCube est mon bébé, " dit Statham, qui, avec Tanelli et Eva Peral, chercheuse principale du JPL, participe au projet depuis sa création. "Donc sa fin est douce-amère parce que nous espérions avoir un peu plus de temps avec elle, mais nous avons montré que les missions scientifiques avec CubeSats sont possibles, c'est ce que nous avons décidé de faire."

En savoir plus sur la mission

RainCube est une mission de démonstration technologique visant à activer les technologies de radar de précipitation en bande Ka à faible coût, plate-forme rapide. Il est parrainé par le Earth Science Technology Office de la NASA dans le cadre du programme InVEST-15. JPL a travaillé avec Tyvak Nanosatellite Systems, Inc. à Irvine, Californie, pour piloter la mission RainCube. Caltech à Pasadena, Californie, gère JPL pour la NASA.