La NASA e la Norwegian Mapping Authority stanno collaborando per sviluppare una stazione laser satellitare all'avanguardia a 650 miglia dal Polo Nord che produrrà posizioni di alta precisione di satelliti orbitanti, aiutare a monitorare i cambiamenti nelle calotte glaciali e migliorare l'efficienza del trasporto marittimo e dell'agricoltura.

La stazione artica sarà l'ultima aggiunta a una rete globale di stazioni geodetiche spaziali, che misurano e monitorano le dimensioni e la forma della Terra, il suo orientamento nello spazio, l'esatta posizione dei punti sulla sua superficie e come queste posizioni cambiano nel tempo. La geodesia spaziale ha una storia decennale alla NASA grazie al suo ruolo importante nel posizionamento e nella navigazione dei satelliti.

"Questa partnership con la Norvegia è un passo importante per la NASA e la comunità scientifica nella costruzione della rete geodetica spaziale di prossima generazione, " ha detto Benjamin Phillips, scienziato del programma per il programma di geodesia spaziale della NASA a Washington. "Questa rete fornisce dati fondamentali per la navigazione satellitare e di veicoli spaziali e sostiene molte delle missioni e della scienza di osservazione della Terra della NASA".

In base al nuovo accordo firmato il 7 agosto, La Norvegia e la NASA costruiranno e installeranno una struttura di rilevamento laser satellitare nella base scientifica di Ny-Ålesund, Svalbard. La NASA fornirà anche consulenza di esperti su come utilizzare gli strumenti. Il laser a terra trasmette impulsi laser ultracorti mirati a satelliti appositamente dotati di retroriflettore, una serie di specchi speciali che rimbalzano indietro gli impulsi. Il sistema misura il tempo impiegato dalla luce per tornare al punto di origine, che viene utilizzato per determinare la posizione del satellite rispetto alla stazione di terra con una precisione di circa 0,04 pollici (1 millimetro).

In combinazione con le misurazioni di altri strumenti geodetici presso l'Osservatorio geodetico di Ny-Ålesund e in tutto il mondo, le osservazioni della distanza laser aiuteranno a perfezionare il Global Geodetic Reference Frame, la base per impostare le coordinate per tutte le posizioni sulla superficie terrestre. Il sistema di riferimento viene utilizzato per misurare la posizione degli oggetti nello spazio rispetto alla Terra, oltre a monitorare con precisione i movimenti della crosta terrestre, variazioni del livello del mare, e per supportare la tecnologia di posizionamento satellitare come il GPS, che viene utilizzato in molti aspetti della nostra vita quotidiana.

"Dal punto di vista della NASA, il raggio laser è importante per capire dove si trovano i nostri veicoli spaziali, così come dove sulla Terra si trovano le loro misurazioni, " ha detto Stephen Merkowitz, responsabile del progetto di geodesia spaziale presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Il raggio laser è necessario per i satelliti che richiedono misurazioni di posizionamento molto precise. Oggi stiamo monitorando oltre 90 satelliti, non solo della NASA, ma anche da altre agenzie spaziali - con questa tecnica".

La nuova stazione geodetica norvegese sarà la più settentrionale del suo genere e sarà preziosa per il tracciamento di satelliti che seguono orbite polari, come fanno molte delle missioni di osservazione della Terra della NASA.

Per assicurarsi che il sistema di rilevamento laser sia in grado di funzionare in condizioni artiche, La NASA utilizzerà una cupola del telescopio abbastanza forte da aprire e rompere il ghiaccio che potrebbe accumularsi sopra durante i gelidi inverni delle Svalbard. Il telescopio sarà montato su un gimbal di puntamento che può ancora muoversi se esposto a temperature molto fredde. Per poter lavorare durante l'estate artica, quando la luce solare costante rende difficile l'osservazione delle stelle necessarie per calibrare il telescopio, La NASA ha specificato che questo telescopio deve essere stabile per mesi alla volta.

La Norwegian Mapping Authority ha iniziato i lavori di costruzione della nuova base scientifica nel 2014. L'obiettivo attuale è rendere operativi tutti i sistemi entro il 2022.

"Questo è un investimento importante per la Norvegia, " Merkowitz ha detto. "I norvegesi sono particolarmente interessati alle applicazioni globali. Hanno assunto un ruolo di primo piano nella difesa e nell'attuazione di molte iniziative relative alla geodesia spaziale e alle sue applicazioni per il monitoraggio dei cambiamenti climatici".

"Alle Svalbard, stiamo già vedendo gli effetti del cambiamento climatico, " ha detto Per Erik Opseth, direttore dell'Istituto geodetico della Norwegian Mapping Authority a Hønefoss, Norvegia, l'agenzia che lavora con la NASA per sviluppare il nuovo sistema di raggio laser. "L'installazione di questa stazione fondamentale a Ny-Ålesund aiuterà le osservazioni della Terra dai satelliti che attraversano il Polo Nord, così possiamo migliorare la nostra conoscenza dello scioglimento della calotta glaciale, l'innalzamento del livello del mare in questa zona e anche lo scioglimento del ghiaccio marino nel bacino tra Russia e Nord America".

Si prevede che il continuo sviluppo della rete geodetica spaziale di nuova generazione a cui contribuirà la nuova stazione di Svalbard migliorerà ulteriormente l'accuratezza delle misurazioni satellitari dei processi terrestri, compresi i cambiamenti nelle calotte polari. Una di queste missioni è l'imminente Ice della NASA, Nube, e Land Elevation Satellite-2, o ICESat-2, progettato per misurare piccoli cambiamenti nell'elevazione delle calotte glaciali della Terra che indicano la perdita o l'aumento di ghiaccio.

"Con ICESat-2, vogliamo misurare i cambiamenti nelle calotte glaciali che sono dell'ordine dei centimetri all'anno, " ha detto Scott Luthcke di Goddard, capo del team di geolocalizzazione ICESat-2. "Se abbiamo commesso un errore di qualche centimetro nel posizionare il satellite nello spazio rispetto al centro di massa del pianeta, che viene stabilito utilizzando i dati geodetici dalla rete, ciò si tradurrebbe in un errore molto grande nei nostri calcoli della variazione di volume delle calotte glaciali".