Инженеры НАСА Остин Таннер (слева) и Мануэль Вега стоят рядом с SNoOPI, сокращением от Signals of Opportunity P-Band Investigation, в чистой комнате NanoRacks в Хьюстоне. Фото: НАСА/Денни Генри.
Две исследовательские миссии НАСА недавно были отправлены на низкую околоземную орбиту, где они демонстрируют новые технологии наблюдения за атмосферными газами, измерения пресной воды и даже обнаружения признаков потенциальных извержений вулканов.
Малошумящий радиоприемник Signals of Opportunity P-Band Investigation (SNoOPI) тестирует новую технику измерения влажности почвы в корневой зоне путем использования радиосигналов, излучаемых коммерческими спутниками. Это большая работа для CubeSat высотой 6U размером с обувная коробка.
Отдельно гиперспектральный тепловизор (HyTI) измеряет следы газов, связанные с извержениями вулканов. HyTI, также являющийся спутником CubeSat высотой 6U, может проложить путь к будущим миссиям по обнаружению извержений вулканов на недели или месяцы вперед.
Оба инструмента были запущены 21 марта со станции космических сил НАСА на мысе Канаверал на Международную космическую станцию на борту грузового космического корабля Dragon компании SpaceX в рамках 30-й коммерческой миссии компании по пополнению запасов. 21 апреля приборы были выведены на орбиту со станции.
«Летающий ас» для поиска пресной воды в почве и снеге
В качестве метода измерения «сигналы возможностей пытаются повторно использовать то, что уже существует», — сказал Джеймс Гаррисон, профессор аэронавтики и астронавтики в Университете Пердью и главный исследователь SNoOPI.
Гаррисон и его команда попытаются собрать радиосигналы P-диапазона, излучаемые многими коммерческими телекоммуникационными спутниками, и использовать их для научных приложений. Этот инструмент максимизирует ценность космических активов, уже находящихся на орбите, превращая существующие радиосигналы в исследовательские инструменты.
«Глядя на то, что происходит, когда спутниковые сигналы отражаются от поверхности Земли, и сравнивая это с сигналом, который не отразился, мы можем извлечь важные свойства поверхности, на которой отражается сигнал», — сказал Гаррисон.
Радиосигналы P-диапазона являются мощными и проникают через поверхность Земли на глубину около одного фута (30 см). Это делает их идеальными для изучения влажности почвы в корневой зоне и эквивалента снеговой воды.
«Отслеживая количество воды в почве, мы получаем хорошее представление о росте сельскохозяйственных культур. Мы также можем более разумно контролировать ирригацию», — сказал Гаррисон. «Точно так же снег очень важен, потому что это также место, где хранится вода. Его трудно измерить точно в глобальном масштабе с помощью дистанционного зондирования».
Пришло время для HyTI и тепловидения высокого разрешения
«Я изучаю вулканы из космоса, чтобы попытаться определить, когда они начнут и перестанут извергаться», — сказал Роберт Райт, директор Гавайского института геофизики и планетологии при Гавайском университете в Маноа и главный исследователь HyTI.
Гиперспектральные сканеры, такие как HyTI, измеряют широкий спектр характеристик теплового излучения и особенно полезны для определения характеристик газов в низких концентрациях. Райт и его команда надеются, что HyTI поможет им количественно оценить концентрацию диоксида серы в атмосфере вокруг вулканов.
За недели или даже месяцы до извержения вулканы часто выделяют повышенное количество диоксида серы и других газовых примесей. Измерение этих газов может указывать на приближающееся извержение. Чувствительность HyTI к тепловому излучению также будет полезна для наблюдения за водяным паром и конвекцией.
«У HyTI есть две научные цели. Мы хотим попытаться улучшить способы прогнозирования момента извержения вулкана и момента окончания извержения вулкана», — сказал Райт. «И мы также собираемся измерять влажность почвы в связи с засухой».
Через свое Управление технологий наук о Земле (ESTO) НАСА тесно сотрудничало с Гаррисоном и Райтом, чтобы помочь превратить их исследования в полнофункциональные, готовые к использованию в космосе прототипы.
«Программа ESTO позволяет ученым выдвигать интересные идеи и фактически воплощать их в жизнь», — сказал Райт. Гаррисон согласился. «ESTO был отличным партнером».
