Väderspårning är ett svårt arbete och har historiskt sett förlitat sig på satelliter som är stora och kostar miljontals dollar att skjuta upp i rymden. Och med hotet om klimatförändringar som gör saker som tropiska stormar, tornados och andra väderhändelser mer våldsamma runt om i världen idag, är människor allt mer beroende av tidiga varningar och realtidsövervakning.
Men NASA vill ändra det genom att distribuera en ny typ av vädersatelliter som drar fördel av de senaste framstegen inom miniatyrisering. Denna klass av satelliter är känd som RainCube (Radar i CubeSat), som använder experimentell teknik för att se stormar genom att upptäcka regn och snö med mycket små och sofistikerade instrument.
Den lilla satelliten, som sattes in från Internationell rymdstation (ISS) redan i juli, är en prototypteknologisk demonstrator för en möjlig flotta av RainCubes. Detta experiment har utvärderat om billiga miniatyrsatelliter med små radarer kan tillhandahålla realtidsdata om vädersystem och stormar.
Expedition 56 Flight Engineer Serena Auñón-Chancellor installerar NanoRacks Cubesat Deployer-14 (NRCSD-14) på Multipurpose Experiment Platform inuti den japanska Kibo laboratoriemodulen. Kredit: NASA
Som Graeme Stephens, chef för Center of Climate Sciences vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory, förklarade i en nyligen genomförd NASA pressmeddelande :
'Vi har inget sätt att mäta hur vatten och luft rör sig i åskväder globalt. Vi har helt enkelt ingen information om det, men det är så viktigt för att förutsäga hårt väder och till och med hur regn kommer att förändras i ett framtida klimat.'
För att övervaka väderförändringar i jordens atmosfär använder RainCube en typ av radar som fungerar ungefär som ekolod. I grund och botten sänder dess paraplyliknande antenn ut specialiserade radarsignaler (kvitter) som studsar av regndroppar och hjälper forskare att skapa en bild av hur insidan av en storm ser ut. Denna teknik designades för att ge små rymdfarkoster möjligheten att sända en signal som är stark nog att kika in i en storm.
'Radarsignalen penetrerar stormen och sedan tar radarn tillbaka ett eko,' sa Chefsutredare Eva Peral. 'När radarsignalen går djupare in i stormens lager och mäter regnet vid dessa lager, får vi en ögonblicksbild av aktiviteten inuti stormen.'
RainCube är en mini vädersatellit, inte större än en skokartong, som mäter stormar. Det är en del av flera nya NASA-experiment för att spåra stormar från rymden med många små satelliter, istället för enskilda, stora. Kredit: UCAR
Tillbaka i augusti skickade RainCube tillbaka sina första bilder av en storm över Mexiko, som en del av en teknikdemonstration. Den andra versionen av bilder i september fångade den första nederbörden av orkanen Florence. Som Simone Tanelli, medutredare för RainCube, förklarade :
'Det finns en uppsjö av markbaserade experiment som har gett en enorm mängd information, och det är därför våra väderprognoser nuförtiden inte är så dåliga. Men de ger inte en global bild. Det finns också vädersatelliter som ger en sådan global vy, men vad de inte berättar för dig är vad som händer i stormen. Och det är där de processer som får en storm att växa och/eller förfalla inträffar.”
RainCube är inte tänkt att spåra stormar i sig själv, utan är snarare tänkt att visa att ett mini-regn radarsystem kan fungera. På lång sikt är planen att distribuera svärmar av dessa miniatyrsatelliter (som skulle vara mycket billigare att skjuta upp på grund av deras storlek) som sedan skulle kunna spåra stormar och vidarebefordra uppdaterad information med några minuters mellanrum.
Så småningom skulle de kunna ge data som kan leda till bättre vädermodeller som används för att förutsäga rörelsen av regn, snö, snöslask och hagel. 'Vi kommer faktiskt att göra mycket mer intressant insiktsfull vetenskap med en konstellation snarare än med bara en av dem,' sa Stephens. 'Vad vi lär oss inom geovetenskap är att rymd- och tidstäckning är viktigare än att ha ett riktigt dyrt satellitinstrument som bara gör en sak.'
Google Earth-foto av det bergiga området över Mexiko där RainCube mätte sin första storm. Den vita linjen visar RainCubes flygväg. Grafen längst ner till höger visar mängden regn som orsakats av stormen. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Google
Och tack vare det framgångsrika tekniktestet verkar det som att så kommer att bli fallet någon gång. 'Vad RainCube erbjuder å ena sidan är en demonstration av mätningar som vi för närvarande har i rymden idag,' tillade Stephens. 'Men vad det verkligen visar är potentialen för ett helt nytt och annorlunda sätt att observera jorden med många små radarer. Det kommer att öppna upp en helt ny syn på jordens hydrologiska cykel.'
Oavsett om det är att observera jorden eller avlägsna galaxer, undersöks miniatyrisering och svärmrobotik som ett sätt att tillhandahålla mer kostnadseffektiv astronomi. Under de kommande åren kan allt från observationer till teletjänster tillhandahållas av satelliter som är en bråkdel av storleken, och därmed en bråkdel av kostnaden för uppskjutning.
Vidare läsning: NASA
