La stagione degli uragani atlantici del 2020 è stata una delle più brutali mai registrate, producendo 30 tempeste nominate senza precedenti. Cosa c'è di più, un record di 10 di quelle tempeste è stato caratterizzato come una rapida intensificazione, alcune con accelerazione di 100 miglia all'ora in meno di due giorni.

Per fornire più dati ai meteorologi e avere una sorveglianza più coerente sulla fascia tropicale della Terra dove si formano queste tempeste, La NASA ha lanciato un satellite di prova, o esploratore, davanti a una costellazione di sei satelliti meteorologici chiamata TROPICS (Time-Resolved Observations of Precipitation Structure and Storm Intensity with a Constellation of Smallsats). Previsto per il lancio nel 2022, i satelliti TROPICS lavoreranno insieme per fornire osservazioni a microonde quasi ogni ora delle precipitazioni di una tempesta, temperatura, e umidità:un tempo di rivisitazione per queste misurazioni non attualmente possibile con altri satelliti.

"Come Florida per tutta la vita, Ho visto in prima persona l'impatto devastante che gli uragani possono avere sulle nostre comunità. E poiché il cambiamento climatico sta rendendo gli uragani ancora più forti, è più importante che mai che la NASA e i nostri partner investano in missioni come TROPICS per monitorare e comprendere meglio le condizioni meteorologiche estreme, " ha affermato l'amministratore della NASA Bill Nelson. "L'innovazione della NASA sta rafforzando i modelli di dati che aiutano gli scienziati a migliorare la previsione delle tempeste ea comprendere i fattori che alimentano queste tempeste mostruose. TROPICS aiuterà a fare proprio questo e attendiamo con impazienza il lancio della costellazione di satelliti TROPICS il prossimo anno".

"TROPICS è l'inizio di una nuova era. Questa missione sarà tra le prime ad utilizzare una costellazione di piccoli satelliti per questi tipi di rapide rivisitazioni di tempeste tropicali, " ha detto Scott Braun, lo scienziato del progetto TROPICS e meteorologo di ricerca presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland.

Poiché i cicloni tropicali e gli uragani possono cambiare rapidamente mentre attraversano l'oceano, le maggiori osservazioni dei satelliti TROPICS non solo faranno avanzare la scienza della comprensione dell'intensità delle tempeste, possono anche migliorare le previsioni di intensità.

"Il progetto è molto promettente per aumentare i costanti miglioramenti della NOAA nelle previsioni meteorologiche e degli uragani inserendo nuovi dati ambientali nei nostri modelli numerici di previsione meteorologica di livello mondiale, " ha detto Frank Marks, direttore della Hurricane Research Division del Laboratorio Oceanografico e Meteorologico Atlantico della NOAA. Dopo che tutti e sei i satelliti sono stati lanciati e posizionati nel 2022, "Questa nuova costellazione fornirà sondaggi ad alta frequenza di temperatura e umidità mentre cerchiamo di imparare come gli uragani interagiscono con la temperatura e l'umidità dell'ambiente circostante, dati chiave che potrebbero migliorare le previsioni sull'intensità degli uragani".

Un passo fondamentale per prepararsi alla costellazione è il lancio di un satellite esploratore, una settima copia identica dei TROPICS smallsat, che consentirà il test completo della tecnologia, sistemi di comunicazione, elaborazione dati, e il flusso di dati agli utenti dell'applicazione prima del lancio della costellazione. Ciò consentirà il tempo per le regolazioni del sistema di terra e dei prodotti dati, contribuendo a garantire il successo della missione TROPICS.

"Il satellite TROPICS Pathfinder è simile a una proiezione prima della serata di apertura di un grande spettacolo, " ha detto Nicholas Zorn, il manager del programma Pathfinder del MIT Lincoln Laboratory. "La sua missione è un mondo reale, test completo, dalla verifica ambientale attraverso l'integrazione, lanciare, comunicazioni a terra, la messa in produzione, calibrazione, operazioni, e l'elaborazione dei dati scientifici. Eventuali aree di miglioramento identificate lungo il percorso possono essere rafforzate prima del lancio della costellazione".

William Blackwell del MIT Lincoln Laboratory è il ricercatore principale di TROPICS. Sei anni fa, ha presentato TROPICS come proposta alla serie di concorsi Earth Venture Instrument della NASA e ha ricevuto un finanziamento. Il programma Earth Venture Instrument richiede innovazioni, guidato dalla scienza, missioni convenienti per risolvere problemi urgenti relativi alle scienze della Terra.

A bordo di ogni piccolo satellite TROPICS c'è uno strumento chiamato radiometro a microonde, che rileva la temperatura, umidità, e precipitazioni atmosferiche. Sui satelliti meteorologici attuali, i radiometri a microonde hanno le dimensioni di una lavatrice. Sui piccoli satelliti di TROPICS i radiometri hanno le dimensioni di una tazza di caffè.

I radiometri a microonde funzionano rilevando la radiazione termica emessa naturalmente dall'ossigeno e dal vapore acqueo nell'aria. Lo strumento TROPICS misura queste emissioni tramite un'antenna che ruota a un'estremità del satellite. L'antenna ascolta 12 canali a microonde tra 90 e 205 gigahertz, dove i relativi segnali di emissione sono più forti. Questi canali catturano segnali a diverse altezze in tutto lo strato più basso dell'atmosfera, o troposfera, dove si verifica la maggior parte del tempo che sperimentiamo.

Facendo volare i radiometri TROPICS a quote più basse e rilevando un minor numero di canali rispetto alle loro controparti più grandi, nei canali che portano, i radiometri offrono prestazioni comparabili.

La miniaturizzazione del radiometro a microonde è stato un processo incrementale negli ultimi 10 anni per Blackwell e il suo team, stimolato dall'invenzione di CubeSats, satelliti delle dimensioni di una pagnotta che spesso sono economici da lanciare. TROPICS si basa sul successo di Blackwell e del suo team nel 2018 nel lancio del primo radiometro a microonde su CubeSat per raccogliere dati di profili atmosferici. Lo strumento a bordo dei sei satelliti dei TROPICS è stato aggiornato per fornire una migliore sensibilità, risoluzione e affidabilità e renderà le osservazioni meteorologiche più mirate e rapide.

"Queste tempeste colpiscono molte persone, e ci aspettiamo che con l'aumento delle osservazioni su una singola tempesta da TROPICS, saremo in grado di migliorare le previsioni, che si traduce nell'aiutare le persone a mettersi in salvo prima, proteggere la proprietà, e nel complesso migliorare l'economia nazionale, "Blackwell dice, in attesa del lancio completo della costellazione il prossimo anno. "È una tecnologia straordinaria che abbiamo dimostrato che ci consente di massimizzare la scienza dal fattore di dimensione dello strumento. Per farcela ci sono voluti i contributi di così tante persone".