Quanta acqua scorre nei laghi della Terra, fiumi, e gli oceani? E come cambia questa cifra nel tempo? L'imminente missione per la topografia delle acque superficiali e oceaniche (SWOT) prevede di scoprirlo. Mirando a una data di lancio verso la fine del 2022, questo satellite delle dimensioni di un SUV misurerà l'altezza dell'acqua terrestre. SWOT aiuterà i ricercatori a comprendere e monitorare il volume e la posizione dell'acqua, una risorsa limitata, in tutto il mondo, realizzare la prima indagine veramente globale della NASA sulle acque superficiali del pianeta.

I dati aiuteranno a monitorare i cambiamenti nelle pianure alluvionali e nelle zone umide, misurare quanta acqua dolce scorre dentro e fuori dai laghi e dai fiumi della Terra e torna nell'oceano, e monitorare i cambiamenti regionali del livello del mare a scale mai viste prima. Fornirà informazioni sulle correnti oceaniche su piccola scala che supporteranno le operazioni marittime in tempo reale colpite dalle maree, correnti, ondata di tempesta, trasporto di sedimenti, e problemi di qualità dell'acqua. E le informazioni raccolte da SWOT forniranno anche, per la prima volta, prove osservative globali di come le correnti circolari, chiamate vortici, contribuiscono ai cambiamenti nell'oceano, come il suo accumulo di energia e calore, così come a come il carbonio si muove attraverso l'ambiente marino.

Ma prima che la missione possa fare tutto questo, ingegneri e tecnici devono finire di costruire il veicolo spaziale. Il carico utile che trasporterà gli strumenti scientifici per questo grosso satellite sta prendendo forma in una camera bianca del Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California, dove sono in corso test rigorosi. Poi a fine giugno, viaggia in Francia, dove ingegneri e tecnici dell'agenzia spaziale francese Centre National d'Etudes Spatial (CNES), il loro capocommessa Thales Alenia Space, e JPL completeranno la costruzione e prepareranno il satellite per la spedizione al suo sito di lancio in California presso la Vandenberg Air Force Base.

Il Project Manager JPL Parag Vaze (pronunciato vah-zay) è fondamentale per garantire che il passaggio alla sua controparte CNES Thierry Lafon vada liscio. Ingegnere di formazione, Vaze ha lavorato alle missioni Terra-satellite per 25 anni al JPL. È stato il project manager per diverse missioni che misurano il livello del mare, compreso Jason-2, Giasone-3, e il satellite Sentinel-6 Michael Freilich, che è stato lanciato nell'orbita terrestre bassa lo scorso novembre mentre SWOT era in fase di assemblaggio al JPL.

SWOT è un grande satellite con grandi ambizioni e tempistiche impegnative. Vaze si sedette per rispondere alle domande sull'importante lavoro che lo aspettava.

Cosa ti intriga di più di SWOT?

Penso che l'aspetto dell'acqua dolce della missione mi intrighi di più. La scienza degli oceani è assolutamente fondamentale per comprendere cosa sta succedendo alla Terra nel medio e lungo termine con i cambiamenti climatici e l'innalzamento del livello del mare. Ma io sono originario dell'India, e ho visto personalmente le difficoltà nell'ottenere acqua dolce e pulita per le persone. Credo in cuor mio che questa sarà la sfida del prossimo secolo, anche più che trovare alternative al petrolio e all'energia.

In che modo SWOT aiuterà ad affrontare questa sfida?

Primo, la comprensione di un problema richiede informazioni. Ci sono milioni di laghi e fiumi sulla Terra che sono buone fonti di acqua dolce, ma non abbiamo alcuna informazione reale coerente su di loro. La maggior parte delle informazioni che le persone hanno proviene da strumenti a terra nelle aree popolate.

Essere in grado di misurare costantemente quei laghi e fiumi non solo nelle aree popolate, ma anche quelli in altre aree che non vengono affatto misurati aiuteranno con la scienza. E potrebbe anche aiutare a trovare ulteriori fonti di acqua dolce. SWOT raccoglierà informazioni sui corpi idrici in tutto il mondo, e queste informazioni saranno disponibili gratuitamente a tutti coloro che ne hanno bisogno.

SWOT fornirà dati ad altissima risoluzione sulle acque superficiali del pianeta. Quali strumenti utilizzerà per farlo?

Abbiamo lo strumento principale, l'interferometro radar in banda Ka [KaRIn], che è nuovo. Rimbalza gli impulsi radar sulla superficie dell'acqua e riceve i segnali di ritorno con due antenne diverse contemporaneamente. Questo ci permette di triangolare l'altezza della superficie dell'acqua. Questo è un radar ad alta risoluzione che sarà in grado di "vedere" fiumi e altri piccoli corpi idrici sulla superficie terrestre. Le antenne, che sporgono di circa 16 piedi [5 metri] su entrambi i lati del satellite, ci permetterà di coprire circa 30 miglia [50 chilometri] della superficie terrestre a destra e 30 miglia [50 chilometri] a sinistra del veicolo spaziale.

C'è anche un altimetro che guarderà verso il basso e misurerà l'altezza della superficie dell'oceano. Questo strumento è simile agli altimetri che abbiamo su satelliti come Jason-3 e Sentinel-6 Michael Freilich. Abbiamo a bordo questo strumento più tradizionale per consentire la convalida incrociata con i dati KaRIn.

Abbiamo anche un radiometro. Il vapore acqueo nell'atmosfera influenza la propagazione degli impulsi radar dall'altimetro o KaRIn, che può eliminare le misurazioni dell'altezza della superficie. Un radiometro ci consente di correggere questo problema misurando la quantità di vapore acqueo tra il veicolo spaziale e la superficie terrestre.

Poi abbiamo alcuni strumenti di posizionamento orbitale di precisione, incluso un sistema di posizione globale, che ci dicono dove è geolocalizzato il satellite nello spazio. Questi sono gli strumenti della scienza.

Sembra che genererai molte informazioni. Di quanti dati stiamo parlando, e come se la caverà SWOT?

Stiamo cercando di acquisire dati 24 ore al giorno, sette giorni alla settimana. Quindi nel complesso, stiamo pianificando di effettuare il downlink di circa un terabyte di dati ogni giorno. Abbiamo dovuto fare un paio di aggiunte al payload per gestire tutte queste informazioni. Stiamo eseguendo l'elaborazione a bordo, non solo la compressione, ma l'elaborazione effettiva dei dati oceanici, per aiutare a gestire le enormi quantità di dati che il satellite ci invia. E abbiamo anche un esclusivo sistema di downlink in banda X che può trasmettere più di 620 megabit al secondo.

Quanto lavoro serve per costruire un'astronave come questa?

SWOT ha iniziato a diventare una realtà intorno al 2010, e da allora è cresciuto fino a centinaia di ingegneri e scienziati che lavorano negli Stati Uniti e in Europa, alcuni dei quali hanno investito una parte significativa della loro carriera in questo progetto. I team hanno dovuto affrontare molte sfide di sviluppo all'avanguardia, non solo sul satellite ma sui sistemi e algoritmi di terra.

Molte delle missioni a cui hai lavorato sono state condotte con partner internazionali. Questo include il CNES, l'Agenzia spaziale canadese e l'Agenzia spaziale del Regno Unito. Perché questo tipo di cooperazione è stata una parte così importante del tuo lavoro?

Pianificazione, esecuzione, e finanziare questo tipo di missioni è davvero un grande sforzo, e richiede impegno e fiducia. Abbiamo avuto successo in questo perché possiamo condividere l'onere e il rischio. E siamo stati in grado di farlo perché la necessità del tipo di informazioni che questi satelliti raccolgono è stata espressa in tutto il mondo. I problemi che aiuteranno ad affrontare sono problemi globali, non solo quelli che stanno accadendo solo in posti come il Nord America o l'Europa o l'Africa.

E la missione ti tiene sveglio la notte?

Tutto e niente. Ogni giorno porta numerose e diverse serie di sfide, molti dei quali non prevedo, anche con anni di esperienza. Ma, Sono in grado di dormire perché so che abbiamo persone estremamente talentuose e dedicate che lavorano insieme per superare qualunque cosa stiamo affrontando.