Varios tecnólogos de Goddard están involucrados en una nueva misión de demostración de tecnología CubeSat llamada SNoOPI, que emplea una nueva técnica de teledetección para medir los niveles de humedad del suelo. De izquierda a derecha:Jeffrey Piepmeier, Chase Kielbasa, que tiene una placa de circuito prototipo de primera generación para el instrumento SNoOPI, Joseph Knuble, Manuel Vega, Michael Coon, y Derek Hudson. Crédito:NASA / W. Hrybyk
Se ha comenzado a trabajar en una nueva misión CubeSat que demostrará por primera vez una nueva, técnica muy prometedora para medir la humedad del suelo desde el espacio:datos importantes para las alertas tempranas de inundaciones y sequías, así como para los pronósticos del rendimiento de los cultivos.
La misión de demostración de tecnología, Señales de oportunidad:investigación de banda P, validará una técnica de teledetección llamada señales de oportunidad. Aunque los científicos han probado el concepto en campañas terrestres, SNoOPI, como también se conoce la misión, será la primera demostración en órbita cuando se implemente en una órbita terrestre baja en 2021.
Por último, los científicos quieren volar una constelación de pequeños satélites, todos empleando la misma técnica, para determinar la cantidad de agua almacenada en la capa de nieve y la que está presente en el suelo en la zona de las raíces, mediciones que no son posibles con la tecnología espacial actual.
Para recopilar estos datos, SNoOPI funcionará de manera un poco diferente a otras misiones. En lugar de generar y transmitir sus propias señales de radio hacia la Tierra y luego analizar la señal devuelta, aprovechará las señales de telecomunicaciones ya disponibles.
Específicamente, SNoOPI recuperará la señal de radio de banda P, que es sensible a los niveles de humedad, en transmisiones desde un satélite de telecomunicaciones en órbita 22, 000 millas sobre la superficie de la Tierra. Al igual que con la luz visible, estas señales golpean la Tierra, interactuar con el medio ambiente, y literalmente rebotar en el espacio donde el único instrumento de SNoOPI espera para recoger la frecuencia de la banda P. Al analizar las señales devueltas, los científicos pueden obtener lecturas de humedad.
Aplicación ideal
Para la misión SNoOPI, la técnica de señales de oportunidad es ideal, dijo Jeffrey Piepmeier, uno de varios ingenieros del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, involucrado en la misión dirigida por el profesor James Garrison de la Universidad de Purdue. Validación en el espacio de tecnologías de ciencias de la tierra de la NASA, o InVEST, El programa está financiando el desarrollo de SNoOPI.
Este gráfico muestra cómo un CubeSat de demostración de tecnología, llamado SNoOPI, recopilará mediciones de humedad del suelo a nivel de la raíz. Crédito:NASA
Activo pasivo de humedad del suelo de la NASA, o SMAP, La misión actualmente está recopilando datos de humedad. Sin embargo, en lugar de banda P, Emplea otra radiofrecuencia, la banda L de alta frecuencia, para mapear la cantidad de agua en las dos pulgadas superiores de suelo en todas partes de la superficie de la Tierra. Sin embargo, SMAP no puede recopilar lecturas de humedad al nivel de la raíz. También encuentra dificultades al medir la humedad del suelo en áreas boscosas y montañosas.
Frecuencias más bajas, como la banda P, puede viajar cuatro veces más profundo en el suelo o la capa de nieve, superando así la limitación de la banda L. Pero la banda P tiene sus propias deficiencias. Debido a que los instrumentos tradicionales de banda P son propensos a la interferencia de radio causada por el desbordamiento de la señal de los usuarios vecinos del espectro, requieren una antena grande para transmitir y recibir señales de forma activa para obtener una resolución espacial suficiente.
Debido a que SNoOPI reutiliza señales de telecomunicaciones ya existentes, no necesita transmisor. Es más, la señal de telecomunicaciones que SNoOPI captura en última instancia después de que rebota en el espacio es extremadamente poderosa, eliminando la necesidad de una antena grande, Piepmeier explicó.
"La eficiencia de la señal hace que esta técnica sea muy rentable, ", Dijo Piepmeier." Debido a que eliminamos la necesidad de una antena grande, permite el uso de la técnica en un CubeSat, que puede ser del tamaño de una barra de pan ".
Goddard y el Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, California, están construyendo el instrumento de SNoOPI y un proveedor externo proporcionará el bus CubeSat. Guarnición, que concibió la técnica de señales de oportunidad de banda P, está gestionando el esfuerzo general de desarrollo de la misión.
Si la técnica resultara eficaz en el espacio, el equipo cree que la NASA podría volar hasta nueve pequeños satélites a lo largo de una órbita polar para construir mapas de la zona raíz que necesitan los meteorólogos. gestores de agua, agricultores, y operadores de centrales eléctricas.
Pequeños satélites, incluidos CubeSats, están desempeñando un papel cada vez más importante en la exploración, demostración de tecnología, investigación científica e investigaciones educativas en la NASA, incluyendo:exploración espacial planetaria; Observaciones de la Tierra; ciencia fundamental de la Tierra y el espacio; y el desarrollo de instrumentos científicos precursores como las comunicaciones láser de vanguardia, comunicaciones de satélite a satélite y capacidades de movimiento autónomo.
