Monté à l'extérieur du laboratoire en orbite, charges utiles internationales telles que ECOSTRESS, GEDI, OCO-3, DESIS, TSIS (également connu sous le nom de TSIS-1), et HISUI collectent individuellement des données liées au climat. En combinaison, ils fournissent un ensemble unique de mesures qui pourraient pousser l'avant-garde de la recherche environnementale.

"L'équipe OCO-3 veut comprendre les plantes et leur rôle dans le cycle du carbone, ", déclare Annmarie Eldering, scientifique du projet OCO-3 du Jet Propulsion Lab de la NASA en Californie du Sud. "Il s'avère que notre voisin de la station spatiale ECOSTRESS examine comment les plantes réagissent au stress. Et puis il y a GEDI, qui examine la quantité de matière végétale sur le sol. Les scientifiques qui pensent aux plantes et à leur rôle dans le cycle du carbone sont très enthousiastes. Nous avons entendu beaucoup de discussions sur la façon dont nous pouvons utiliser toutes les données ensemble pour mieux comprendre les plantes. »

Le capteur OCO-3 utilise les reflets de la lumière solaire dans l'atmosphère pour mesurer les variations du dioxyde de carbone atmosphérique, observant des changements de moins d'une partie par million.

"La plupart des gaz comme l'ozone, monoxyde de carbone, ou de la vapeur d'eau double ou triple en concentration atmosphérique lorsqu'elles sont polluées, il est donc assez facile à détecter. Mais pour le dioxyde de carbone, il est particulièrement difficile de voir les changements, " dit Eldering.

Mesurer ces petits changements pourrait être la clé pour répondre aux questions de longue date sur le dioxyde de carbone atmosphérique.

"Heureusement pour nous, les plantes et l'océan absorbent chaque année environ la moitié des émissions de dioxyde de carbone d'origine humaine. Mais il y a encore des mystères sur la façon dont ils le font, pourquoi le montant est différent chaque année, et comment l'absorption va se produire à l'avenir, ", dit Eldering. "Nos données sont destinées à aider à répondre à ce genre de questions."

Le stockage et l'élimination du carbone ont également été étudiés à la fois à l'intérieur et à l'extérieur de la station. Le photobioréacteur a examiné si les microalgues pouvaient aider à fermer la boucle du carbone dans les systèmes de survie, et l'expérience du Koweït :E. coli C5 a étudié l'effet de la microgravité sur les bactéries E. coli qui ont été modifiées pour consommer du dioxyde de carbone comme source de nourriture. Les images prises par l'ancienne charge utile de la station spatiale HICO ont même aidé à développer un algorithme pour détecter les proliférations d'algues nuisibles. Les algues jouent un rôle majeur dans le cycle mondial du carbone, et les efflorescences sont responsables d'une grande partie de l'absorption du carbone de l'océan.

Avec d'autres appareils tels que le suivi de l'ozone SAGE-III, Surveillance foudre ISS-LIS et ASIM, et TSIS qui suit l'énergie totale entrant dans la Terre depuis le Soleil, les expériences en station font avancer de nombreux enregistrements et modèles climatiques.

"Le changement climatique présente ce qui est peut-être le plus grand défi environnemental de l'humanité, ", déclare Peter Pilewskie, ancien chercheur principal de TSIS et professeur à l'Université du Colorado à Boulder. " Surveiller l'énergie qui entre dans, dans, et hors du système sous-tend notre capacité à comprendre le fonctionnement du système climatique, reconnaître qu'il est en train de changer, et identifier les mécanismes responsables du changement climatique."

Station offre un standardisé, plate-forme capable d'héberger des expériences d'observation de la Terre telles que TSIS. De la taille d'un terrain de football et équipé de nombreux points d'attache, beaucoup de capacité de données, et une alimentation électrique importante (qui devrait devenir encore plus importante avec l'installation prochaine des panneaux solaires iROSA, la station spatiale peut accueillir simultanément une grande variété d'instruments.

La disponibilité de ces ressources a fait de la station une excellente option de dernière minute pour que l'équipe TSIS puisse rapidement mettre sa charge utile en orbite. Après quelques retards, l'équipe était confrontée à une défaillance potentielle des instruments de suivi précédents avant le lancement de TSIS.

"Ça a commencé à devenir assez catastrophique, parce que la précision de l'enregistrement climatique est maintenue à son niveau le plus élevé possible lorsque l'enregistrement des données est continu, " dit Pilewskie. " A cause de la station spatiale, nous avons pu continuer ce record."

Une fois que les chercheurs ont appris les bases de la création d'une charge utile pour la station spatiale, ils peuvent appliquer ces connaissances aux futurs projets de stations. Pilewskie travaille déjà sur sa prochaine expérience, CLARREO Pathfinder, lancement prévu dans les prochaines années.

"La valeur que nous avons gagnée en utilisant un instrument sur une station qui devait pointer très précisément ne peut pas être sous-estimée, " dit Pilewskie. " Nous devons faire la même chose avec CLARREO Pathfinder, nous utilisons donc certains des mêmes moteurs que nous utilisons pour piloter les instruments TSIS. »

CLARREO prévoit d'étudier le climat de la Terre en prenant des mesures de la lumière solaire réfléchie par la Terre et la Lune avec une incertitude cinq à dix fois inférieure à celle des mesures des capteurs existants.