Запуск запланирован на январь. 29 ноября 2015 года прибор NASA Soil Moisture Active Passive (SMAP) будет измерять влагу в почвах Земли с беспрецедентной точностью и разрешением.
Три основные части прибора — это радар, радиометр и самая большая вращающаяся ячеистая антенна, когда-либо применявшаяся в космосе.
Приборы дистанционного зондирования называются «активными», когда они излучают собственные сигналы, и «пассивными», когда они записывают уже существующие сигналы.
Научный инструмент миссии соединяет воедино сенсоры каждого типа, чтобы получить самые точные измерения влажности почвы с самым высоким разрешением, когда-либо сделанные, — крошечную долю земной воды, которая оказывает непропорционально большое влияние на погоду и сельское хозяйство.
Чтобы миссия могла удовлетворить свои потребности в точности при охвате земного шара каждые три дня или меньше, инженеры SMAP из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния, спроектировали и построили самую большую вращающуюся антенну, которую можно было разместить в пространстве всего в один фут. четыре фута (30 на 120 см) для запуска.
Блюдо 19.7 футов (6 метров) в диаметре.
«Мы называем это вращающимся лассо», — сказала Венди Эдельштейн из Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния, менеджер по приборам SMAP. Как и у ковбойского лариата, антенна прикреплена с одной стороны к руке с изгибом в локте. Он вращается вокруг руки со скоростью около 14 оборотов в минуту (одно полное вращение каждые четыре секунды).
Антенна была предоставлена компанией Northrop Grumman Astro Aerospace в Карпинтерии, Калифорния. Двигатель, вращающий антенну, был предоставлен компанией Boeing в Эль-Сегундо, Калифорния.
«Антенна вызвала у нас много беспокойства, без сомнения», — отметил Эдельштейн. Хотя антенна должна помещаться во время запуска в пространство размером не больше высокого кухонного мусорного ведра, она должна разворачиваться так точно, чтобы форма поверхности сетки была точной с точностью до одной восьмой дюйма (нескольких миллиметров).
Сетчатая тарелка окаймлена кольцом из легких графитовых опор, которые растягиваются, как детские ворота, когда натягивают один кабель, вытягивая сетку наружу. «Убедиться, что у нас нет заминок, чтобы сетка не зависала на опорах и не рвалась при развертывании — все это требует очень тщательного проектирования», — сказал Эдельштейн. «Мы тестируем, и мы тестируем, и мы тестируем еще несколько. Теперь у нас очень стабильная и надежная система.»
Радар SMAP, разработанный и построенный в JPL, использует антенну для передачи микроволн на Землю и приема отраженных сигналов, называемых обратным рассеянием.
Микроволны проникают в почву на несколько дюймов или более, прежде чем отскочить от нее. Изменения электрических свойств возвращающихся микроволн указывают на изменения влажности почвы, а также говорят о том, замерзла ли почва. Используя сложную технику, называемую обработкой радара с синтезированной апертурой, радар может создавать сверхчеткие изображения с разрешением от полумили до полутора миль (от одного до трех километров).
Радиометр SMAP обнаруживает различия в естественных выбросах микроволн на Земле, которые вызваны водой в почве. Для решения проблемы, которая серьезно затрудняла предыдущие миссии с использованием такого рода инструментов для изучения влажности почвы, конструкторы радиометров из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, разработали и построили одну из самых сложных систем обработки сигналов, когда-либо созданных для таких целей. научный инструмент.
Проблема в радиопомехах. Микроволновые длины волн, которые использует SMAP, официально зарезервированы для научных целей, но сигналы на близких длинах волн, которые используются для управления воздушным движением, сотовых телефонов и других целей, непредсказуемо перетекают в длины волн SMAP.
Обычная обработка сигнала усредняет данные за длительный период времени, что означает, что даже короткий всплеск помех искажает запись за весь этот период. Инженеры Годдарда разработали новый способ удаления только небольших участков реальных помех, оставив нетронутыми гораздо больше наблюдений.
Объединение сигналов радара и радиометра позволяет ученым использовать преимущества обеих технологий, работая над их слабыми сторонами. «Радиометр обеспечивает более точную влажность почвы, но имеет грубое разрешение около 40 километров [25 миль] в поперечнике», — сказал Эни Нджоку из JPL, научный сотрудник SMAP. «С помощью радара вы можете создавать очень высокое разрешение, но оно менее точное. Чтобы получить как точное измерение, так и измерение с высоким разрешением, мы обрабатываем два сигнала вместе.»
SMAP станет пятой миссией НАСА по науке о Земле, запущенной за последние 12 месяцев.
Чтобы узнать больше о миссии SMAP, посетите: http: // www.НАСА.gov / smap /
НАСА наблюдает за жизненно важными показателями Земли из космоса, воздуха и земли с помощью флота спутников и амбициозных воздушных и наземных наблюдательных кампаний.
НАСА разрабатывает новые способы наблюдения и изучения взаимосвязанных природных систем Земли с помощью долгосрочных записей данных и инструментов компьютерного анализа, чтобы лучше понять, как меняется наша планета. Агентство делится этими уникальными знаниями с мировым сообществом и работает с учреждениями в Соединенных Штатах и во всем мире, которые способствуют пониманию и защите нашей родной планеты.
Для получения дополнительной информации о деятельности НАСА в области наук о Земле в этом году посетите: http: // www.НАСА.gov / earthrightnow