Progettato per individuare potenziali pericoli naturali e aiutare i ricercatori a misurare come lo scioglimento del ghiaccio terrestre influenzerà l'innalzamento del livello del mare, la navicella spaziale NISAR segna un grande passo mentre prende forma.

Un satellite terrestre delle dimensioni di un SUV che sarà dotato della più grande antenna riflettore mai lanciata dalla NASA sta prendendo forma nella camera bianca del Jet Propulsion Laboratory dell'agenzia nel sud della California. Chiamato NISAR, la missione congiunta tra la NASA e l'Indian Space Research Organisation (ISRO) ha grandi obiettivi:monitorando i sottili cambiamenti nella superficie terrestre, individuerà segni premonitori di imminenti eruzioni vulcaniche, aiutare a monitorare le forniture di acque sotterranee, monitorare il tasso di scioglimento delle calotte glaciali legato all'innalzamento del livello del mare, e osservare i cambiamenti nella distribuzione della vegetazione in tutto il mondo. Il monitoraggio di questo tipo di cambiamenti nella superficie del pianeta su quasi l'intero globo non è mai stato fatto prima con l'alta risoluzione nello spazio e nel tempo fornita da NISAR.

La navicella utilizzerà due tipi di radar ad apertura sintetica (SAR) per misurare i cambiamenti nella superficie terrestre, da qui il nome NISAR, che è l'abbreviazione di NASA-ISRO SAR. Il satellite utilizzerà un'antenna riflettore radar a rete metallica di circa 40 piedi (12 metri) di diametro all'estremità di un braccio lungo 9 metri per inviare e ricevere segnali radar da e verso la superficie terrestre. Il concetto è simile al modo in cui i radar meteorologici rimbalzano i segnali sulle gocce di pioggia per tracciare le tempeste.

NISAR rileverà movimenti della superficie del pianeta di appena 0,4 pollici (un centimetro) su aree delle dimensioni di circa mezzo campo da tennis. Lancio non prima del 2022, il satellite esplorerà l'intero globo ogni 12 giorni nel corso della sua missione primaria di tre anni, immaginando la terra della Terra, lastre di ghiaccio, e ghiaccio marino su ogni orbita.

Attività come il prelievo di acqua potabile da una falda acquifera sotterranea possono lasciare segni in superficie:prelevare troppa acqua, e il terreno comincia a sprofondare. Il movimento del magma sotto la superficie prima di un'eruzione vulcanica può far muovere anche il terreno. NISAR fornirà immagini radar time-lapse ad alta risoluzione di tali spostamenti.

Un satellite per tutte le stagioni

Il 19 marzo, Assemblea della NISAR, test, e il team di lancio del JPL ha ricevuto un'attrezzatura chiave, il SAR in banda S, dal suo partner in India. Insieme al SAR in banda L fornito da JPL, i due radar fungono da cuore pulsante della missione. La "S" e la "L" indicano la lunghezza d'onda del loro segnale, con "S" a circa 4 pollici (10 centimetri) e "L" a circa 10 pollici (25 centimetri). Entrambi possono vedere attraverso oggetti come le nuvole e le foglie di una volta forestale che ostruiscono altri tipi di strumenti, sebbene il SAR in banda L possa penetrare ulteriormente nella fitta vegetazione rispetto alla banda S. Questa capacità consentirà alla missione di monitorare i cambiamenti nella superficie terrestre giorno e notte, Pioggia o sole.

"NISAR è un satellite per tutte le stagioni che ci darà una capacità senza precedenti di osservare come sta cambiando la superficie terrestre, " ha detto Paul Rosen, Scienziato del progetto NISAR al JPL. "Sarà particolarmente importante per gli scienziati che hanno aspettato questo tipo di affidabilità e coerenza delle misurazioni per capire davvero cosa guida i sistemi naturali della Terra e per le persone che si occupano di rischi naturali e disastri come vulcani o frane".

Entrambi i radar funzionano facendo rimbalzare i segnali a microonde sulla superficie del pianeta e registrando quanto tempo impiegano i segnali per tornare al satellite e la loro forza quando ritornano. Più grande è l'antenna che invia e riceve i segnali, maggiore è la risoluzione spaziale dei dati. Se i ricercatori volessero vedere qualcosa di circa 150 piedi (45 metri) di diametro con un satellite in orbita terrestre bassa che utilizza un radar in banda L, avrebbero bisogno di un'antenna quasi 14, 000 piedi (4, 250 metri) di lunghezza, l'equivalente di circa 10 Empire State Building impilati uno sopra l'altro. Inviare qualcosa di quelle dimensioni nello spazio non è fattibile.

Eppure i pianificatori delle missioni NISAR avevano l'ambizione di tracciare i cambiamenti della superficie con una risoluzione ancora più elevata, fino a circa 20 piedi (6 metri), richiedendo un'antenna ancora più lunga. This is why the project uses SAR technology. As the satellite orbits Earth, engineers can take a sequence of radar measurements from a shorter antenna and combine them to simulate a much larger antenna, giving them the resolution that they need. And by using two wavelengths with complementary capabilities—S-SAR is better able to detect crop types and how rough a surface is, while L-SAR is better able to estimate the amount of vegetation in heavily forested areas—researchers can get a more detailed picture of Earth's surface.

Testing, Testing...

So the arrival of the S-band system marked a big occasion for the mission. The equipment was delivered to the JPL Spacecraft Assembly Facility's High Bay 1 clean room—the same room where probes used to explore the solar system, like Galileo, Cassini, and the twin Voyager spacecraft, were built—to be unboxed over the course of several days. "The team is very excited to get their hands on the S-band SAR, " said Pamela Hoffman, NISAR deputy payload manager at JPL. "We had expected it to arrive in late spring or early summer of last year, but COVID impacted progress at both ISRO and NASA. We are eager to begin integrating ISRO's S-SAR electronics with JPL's L-SAR system."

Engineers and technicians from JPL and ISRO will spend the next couple of weeks performing a health check on the radar before confirming that the L-band and S-band SARS work together as intended. Then they'll integrate the S-SAR into part of the satellite structure. Another round of tests will follow to make sure everything is operating as it should.

"NISAR will really open up the range of questions that researchers can answer and help resource managers monitor areas of concern, " said Rosen. "There's a lot of excitement surrounding NISAR, and I can't wait to see it fly."