Dopo quasi 2,5 anni in orbita, un satellite meteorologico delle dimensioni di una scatola da scarpe telefonò a casa un'ultima volta prima di immergersi nell'atmosfera terrestre e bruciare il 24 dicembre, 2020. RainCube (Radar in a CubeSat) era una dimostrazione tecnologica volta a dimostrare che ridurre un radar meteorologico in un radar a basso costo, un satellite in miniatura chiamato CubeSat potrebbe fornire dati di qualità scientifica.

RainCube è stato distribuito il 13 luglio, 2018, dalla Stazione Spaziale Internazionale e aveva una missione primaria di tre mesi. Lo strumento del CubeSat "ha visto" la pioggia e altri tipi di precipitazioni facendo rimbalzare i segnali radar sulle gocce di pioggia, Ghiaccio, e fiocchi di neve, e misurare la forza e il tempo impiegato dai segnali per tornare al satellite. Ha fornito agli scienziati immagini di ciò che stava accadendo all'interno delle tempeste in tutto il mondo.

Gli strumenti radar sui satelliti di osservazione della Terra a grandezza naturale hanno effettuato tali misurazioni per anni. "Ma la cosa fondamentale con RainCube non è stata l'introduzione di nuova scienza, " ha detto Simone Tanelli, Scienziato principale di RainCube presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California. "Anziché, stava dimostrando che potevamo fornirti dati simili con una scatola che ha un volume circa 100 volte più piccolo di un satellite a grandezza naturale".

RainCube è durato molto più a lungo dei primi tre mesi previsti, consentendo ai ricercatori di raccogliere dati sugli uragani Marco e Laura nel 2020 contemporaneamente a un altro CubeSat chiamato TEMPEST-D. I due CubeSat hanno utilizzato diversi tipi di strumenti per raccogliere disparati, ma complementare, osservazioni che hanno fornito ai ricercatori uno sguardo tridimensionale all'interno di queste tempeste agitate.

"Questo ha aperto la porta a qualcosa di cui gli scienziati della Terra sono davvero entusiasti, che utilizza più CubeSat contemporaneamente per studiare il nostro pianeta, "ha detto Shannon Statham, Project manager RainCube presso JPL.

Riempire gli spazi vuoti

L'atmosfera terrestre è in continuo movimento, e alcuni fenomeni, come le tempeste, possono cambiare di minuto in minuto. Gli attuali satelliti nell'orbita terrestre bassa possono osservare una tempesta una o due volte al giorno a seconda della posizione della tempesta. Ciò significa che possono trascorrere molte ore tra le osservazioni di una singola tempesta. Far volare una flotta di satelliti a distanza di pochi minuti potrebbe fornire ai ricercatori dati temporali dettagliati per aiutare a colmare queste lacune di copertura.

Ma la costruzione di un satellite per l'osservazione della Terra a grandezza naturale può costare centinaia di milioni di dollari, lanciare, e operare, e molti sono grandi come automobili o autobus. "Sarebbe impossibile far volare una flotta di questi satelliti a grandezza naturale perché non sarebbe conveniente, ", ha detto Tanelli.

CubeSat, d'altra parte, può variare da qualcosa delle dimensioni di una scatola di cereali a un tostapane, e la loro costruzione, distribuzione, e le operazioni possono costare meno di $ 10 milioni. Questo prezzo più basso potrebbe dare ai ricercatori la possibilità di pilotare molti di questi minuscoli satelliti contemporaneamente.

Grandi cose in piccoli pacchetti

Però, La statura ridotta di un CubeSat richiede un'ingegneria approfondita per ridurre uno strumento preservando la sua capacità di raccogliere e trasmettere dati scientifici. Altro equipaggiamento, come l'antenna radar che riceve i segnali, deve anche essere rinnovato.

È qui che entrano in gioco le dimostrazioni tecnologiche come RainCube. Per questa particolare missione, gli ingegneri hanno ridotto le viscere di uno strumento radar a grandezza naturale solo all'essenziale e hanno riprogettato il modo in cui le parti si incastrano. L'antenna, ispirata a un'antenna sviluppata dalla University of Southern California per il loro Aeneas CubeSat, è passata dall'essere una struttura rigida a qualcosa di simile a un ombrello con componenti pieghevoli che potrebbero piegarsi in un volume ultra compatto e dispiegarsi una volta nello spazio. Gli ingegneri RainCube hanno eseguito questo origami meccanico, hanno costruito la loro creazione, e poi ha lanciato il CubeSat entro tre anni.

"RainCube è il mio bambino, " ha detto Statham, che, insieme a Tanelli e al Principal Investigator del JPL Eva Peral, è stato con il progetto sin dal suo inizio. "Quindi il suo finale è agrodolce perché speravamo di passare un po' più di tempo con esso, ma abbiamo dimostrato che le missioni scientifiche con CubeSats sono possibili, che è quello che abbiamo deciso di fare."

Maggiori informazioni sulla missione

RainCube è una missione di dimostrazione tecnologica per abilitare le tecnologie radar per le precipitazioni in banda Ka a basso costo, piattaforma rapida. È sponsorizzato dall'Earth Science Technology Office della NASA attraverso il programma InVEST-15. JPL ha lavorato con Tyvak Nanosatellite Systems, Inc. a Irvine, California, per volare la missione RainCube. Caltech a Pasadena, California, gestisce JPL per la NASA.