Este fin de semana, cuando la próxima misión de reabastecimiento de carga a la Estación Espacial Internacional despegue de la Instalación de Vuelo Wallops de la NASA en Virginia, llevará entre sus suministros y experimentos tres satélites del tamaño de una caja de cereales que se utilizarán para probar y demostrar la próxima generación de tecnología de observación de la Tierra.

La NASA ha aumentado el uso de CubeSats, pequeños satélites basados ​​en varias configuraciones de cubos de aproximadamente 4 x 4 x 4 pulgadas, para poner en órbita nuevas tecnologías donde se puedan probar en el duro entorno del espacio antes de ser utilizadas como parte de misiones de satélite o constelaciones de naves espaciales.

Las tres misiones CubeSat que se lanzan en la novena misión de reabastecimiento comercial de Orbital ATK representan una amplia gama de tecnologías de vanguardia alojadas en paquetes muy pequeños.

RainCube, un radar en un CubeSat, es solo eso:un instrumento de radar miniaturizado para estudiar la precipitación que pesa poco más de 26 libras. RainCube es más pequeño, tiene menos componentes, y utiliza menos energía que los instrumentos de radar tradicionales. El programa In-Space Validation of Earth Science Technology Office (ESTO) de la NASA seleccionó el proyecto para demostrar que un radar tan diminuto se puede operar con éxito en una plataforma CubeSat.

Esta misión marca la primera vez que se ha volado un instrumento de radar activo en un CubeSat.

Si tiene éxito, RainCube podría abrir la puerta a un costo más bajo, misiones de constelaciones de respuesta rápida, en el que varios CubeSats trabajan juntos para proporcionar observaciones más frecuentes que un solo satélite.

"Una constelación de radares RainCube podría observar la estructura interna de los sistemas meteorológicos a medida que evolucionan de acuerdo con procesos que deben caracterizarse mejor en modelos de predicción meteorológica y climática, ", dijo la investigadora principal de RainCube, Eva Peral, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California.

RainCube utilizará longitudes de onda en la banda Ka de alta frecuencia del espectro electromagnético. Las longitudes de onda Ka funcionan con antenas más pequeñas (la antena desplegable de RainCube mide solo medio metro, o metro, a través) y permitir un aumento exponencial en la transferencia de datos a largas distancias, lo que convierte a RainCube en una demostración de comunicaciones mejoradas. JPL desarrolló el instrumento RainCube, mientras que Tyvak Inc. desarrolló la nave espacial.

Los CubeSats también se pueden utilizar para probar nuevos subsistemas y técnicas para mejorar la recopilación de datos desde el espacio. La interferencia de radiofrecuencia (RFI) es un problema creciente para los radiómetros de microondas basados ​​en el espacio, instrumentos importantes para estudiar la humedad del suelo, meteorología, clima y otras propiedades de la Tierra. Como la cantidad de dispositivos que causan RFI, incluidos los teléfonos celulares, radios, y televisores:aumenta, Será aún más difícil para los radiómetros de microondas satelitales de la NASA recolectar datos de alta calidad.

Para abordar este asunto, El programa InVEST de la NASA financió a un equipo dirigido por Joel Johnson de la Universidad Estatal de Ohio para desarrollar CubeRRT, la misión de validación de la tecnología de interferencia de radiofrecuencia del radiómetro CubeSat. "Nuestra tecnología, "dijo Johnson, "hará que nuestros radiómetros de observación de la Tierra puedan seguir funcionando en presencia de esta interferencia".

La RFI ya afecta a los datos recopilados por los satélites de observación de la Tierra. Para mitigar este problema, las mediciones se transmiten al suelo donde luego se procesan para eliminar cualquier dato dañado por RFI. Es un proceso complicado y requiere que se transmitan más datos a la Tierra. Dado que los satélites futuros se encontrarán con aún más RFI, más datos podrían corromperse y las misiones podrían no cumplir sus objetivos científicos.

Johnson colaboró ​​con tecnólogos en JPL y Goddard Space Flight Center, Cinturón verde, Maryland, desarrollar el satélite CubeRRT para demostrar la capacidad de detectar RFI y filtrar datos corruptos por RFI en tiempo real a bordo de la nave espacial. La nave espacial fue desarrollada por Blue Canyon Technologies, Roca, Colorado.

Una de las mediciones meteorológicas recopiladas por radiómetros que son importantes para los investigadores involucra los procesos en la nube, específicamente el desarrollo de las tormentas y la identificación del momento en que comienza a caer la lluvia. En la actualidad, los satélites meteorológicos pasan por encima de las tormentas solo una vez cada tres horas, no con la frecuencia suficiente para identificar muchos de los cambios en los sistemas dinámicos de tormentas. Pero el desarrollo de un nuevo El sistema de radiómetro extremadamente compacto podría cambiar eso.

El programa Earth System Science Pathfinder de la NASA seleccionó a Steven Reising de la Universidad Estatal de Colorado y socios de JPL para desarrollar, construir, y demostrar un radiómetro de cinco frecuencias basado en tecnologías de amplificación de bajo ruido recientemente disponibles desarrolladas con el apoyo de ESTO. La misión TEMPEST-D (Experimento temporal para tormentas y demostración de sistemas tropicales) validará la tecnología de radiómetro miniaturizado y demostrará la capacidad de la nave espacial para realizar maniobras de arrastre para controlar la altitud terrestre baja de TEMPEST-D y su posición en órbita. El instrumento cabe en un CubeSat 6U de Blue Canyon Technologies, del mismo tamaño CubeSat que RainCube y CubeRRT.

"Con una constelación en forma de tren de CubeSats similares a TEMPEST, podríamos tomar muestras de tiempo cada cinco a 10 minutos para ver cómo se desarrolla una tormenta, ", dijo Reising. Esto mejoraría el tiempo de visita del satélite de tres horas, especialmente cuando se recopilan datos sobre tormentas tropicales como huracanes que pueden intensificarse y cambiar rápidamente.

RainCube, CubeRRT y TEMPEST-D están actualmente integrados a bordo de la nave espacial Cygnus de Orbital ATK y están a la espera de ser lanzados en un cohete Antares. Después de que los CubeSats hayan llegado a la estación, serán desplegados en órbita terrestre baja y comenzarán sus misiones para probar estas nuevas tecnologías útiles para predecir el clima, garantizar la calidad de los datos, y ayudar a los investigadores a comprender mejor las tormentas.