p Um satélite do tamanho de um pão de forma produziu o primeiro mapa do mundo da distribuição global do gelo atmosférico na banda 883-Gigahertz, uma frequência importante no comprimento de onda submilimétrico para estudar o gelo das nuvens e seu efeito no clima da Terra. p IceCube - a espaçonave diminuta que saiu da Estação Espacial Internacional em maio de 2017 - demonstrou no espaço um radiômetro comercial de 883 Gigahertz desenvolvido pela Virginia Diodes Inc., ou VDI, de Charlottesville, Virgínia, sob um contrato de Pesquisa Inovativa para Pequenas Empresas da NASA. Ele é capaz de medir as propriedades críticas do gelo em nuvens atmosféricas em altitudes entre 3 e 9 milhas (5 Km-15 Km).

p Cientistas da NASA foram os pioneiros no uso de bandas de comprimento de onda submilimétricas, que caem entre o microondas e o infravermelho no espectro eletromagnético, para sentir nuvens de gelo. Contudo, até IceCube, esses instrumentos voaram apenas a bordo de aeronaves de pesquisa de alta altitude. Isso significava que os cientistas podiam coletar dados apenas nas áreas sobre as quais a aeronave voou.

p "Com IceCube, os cientistas agora têm um sistema de radiômetro submilímetro funcional no espaço a um preço comercial, "disse Dong Wu, um cientista e investigador principal do IceCube no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Mais importante, fornece uma visão global da distribuição de nuvens de gelo da Terra. "

p Detectar o gelo da nuvem atmosférica exige que os cientistas implantem instrumentos sintonizados em uma ampla gama de bandas de frequência. Contudo, é particularmente importante voar com sensores submilimétricos. Este comprimento de onda preenche uma lacuna de dados significativa na troposfera média e alta, onde as nuvens de gelo são frequentemente opacas demais para que os sensores infravermelhos e visíveis possam penetrar. Ele também revela dados sobre as menores partículas de gelo que não podem ser detectadas claramente em outras bandas de microondas.

p O Desafio Técnico

p O mapa do IceCube é o primeiro de seu tipo e é um bom presságio para futuras observações baseadas no espaço de nuvens de gelo globais usando tecnologia de ondas submilimétricas, disse Wu, cuja equipe construiu a espaçonave usando fundos do programa In-Space Validation of Earth Science Technologies (InVEST) do Earth Science Technology Office da NASA (ESTO) e da Science Mission Directorate CubeSat Initiative da NASA. O desafio da equipe era garantir que o receptor comercial fosse sensível o suficiente para detectar e medir nuvens de gelo atmosféricas usando o mínimo de energia possível.

p Em última análise, a agência quer infundir este tipo de receptor em um radiômetro de imagem de nuvem de gelo para o aerossol-nuvem-ecossistemas proposto pela NASA, ou ACE, missão. Recomendado pelo National Research Council, ACE avaliaria diariamente a distribuição global de nuvens de gelo, que afetam a emissão da energia infravermelha da Terra para o espaço e sua reflexão e absorção da energia do Sol em áreas amplas. Antes do IceCube, este valor era altamente incerto.

p "Diz muito que nossos cientistas estão fazendo ciência com uma missão que deveria principalmente demonstrar tecnologia, "disse Jared Lucey, um dos engenheiros de instrumentos do IceCube. Ele foi um dos poucos cientistas e engenheiros de Goddard e da Wallops Flight Facility da NASA na Virgínia que desenvolveram o IceCube em apenas dois anos. "Cumprimos nossos objetivos de missão e agora todo o resto é bônus, " ele disse.

p Várias lições aprendidas

p Além de demonstrar observações de ondas submilimétricas do espaço, a equipe obteve insights importantes sobre como desenvolver com eficiência uma missão CubeSat, determinar quais sistemas tornar redundantes e quais testes ignorar por causa de fundos limitados e um cronograma curto, disse Jaime Esper, Designer de sistemas de missão e gerente de projeto técnico da IceCube em Goddard.

p "Não foi uma tarefa fácil, "disse Negar Ehsan, Líder do sistema de instrumentos do IceCube. "Foi um projeto de baixo orçamento" que exigiu que a equipe desenvolvesse uma unidade de teste de engenharia e um modelo de vôo em um período de tempo relativamente curto. Apesar dos desafios, a equipe entregou o instrumento fornecido pela VDI dentro do prazo e do orçamento. "Demonstramos pela primeira vez observações de 883 Gigahertz no espaço e provamos que o sistema fornecido por VDI funciona de maneira adequada, "ela disse." Foi gratificante. "

p A equipe usou componentes comerciais prontos para uso, incluindo o radiômetro da VDI. Os componentes vieram de vários fornecedores comerciais e nem sempre funcionam juntos harmoniosamente, exigindo engenharia. A equipe não apenas integrou o radiômetro à espaçonave, mas também construiu sistemas de suporte de solo para espaçonaves e conduziu vácuo térmico, vibração, e teste de antena em Goddard e Wallops.

p "IceCube não é perfeito, "Wu admitiu, referindo-se a ruído ou pequenos erros nos dados do radiômetro. "Contudo, podemos fazer uma medição cientificamente útil. Aprendemos muitas lições com este projeto CubeSat, e da próxima vez, os engenheiros poderão construí-lo muito mais rapidamente. "

p "Este é um modelo de missão diferente para a NASA, "Wu continuou." Nosso principal objetivo era mostrar que essa pequena missão poderia ser cumprida. A questão era, poderíamos obter ciência útil e tecnologia espacial avançada com um CubeSat de baixo custo desenvolvido sob uma parceria comercial governamental eficaz. Acredito que a resposta seja sim. "

p Pequenos satélites, incluindo CubeSats, estão desempenhando um papel cada vez maior na exploração, demonstração de tecnologia, pesquisa científica e investigações educacionais na NASA, incluindo:exploração do espaço planetário; Observações da Terra; ciência fundamental da Terra e do espaço; e desenvolver instrumentos científicos precursores, como comunicações de laser de ponta, comunicações de satélite a satélite e capacidades de movimento autônomo.

p NASA ESTO apóia missões InVEST como IceCube e tecnologias em centros da NASA, indústria e academia para desenvolver, refinar e demonstrar novos métodos para observar a Terra do espaço, de sistemas de informação a novos componentes e instrumentos.