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Deux satellites sur des orbites similaires rassemblent des perspectives précieuses sur une seule partie de l’atmosphère. Pointage de crédit : NASA/Sabrina Thompson
Les essaims associés à de petits satellites peuvent communiquer entre eux pour collecter des données sur des conceptions météorologiques importantes à différents moments de la journée ou de la saison, et sous plusieurs angles. De tels essaims, utilisant des algorithmes de compréhension de la machine, pourraient améliorer la compréhension des scientifiques des conditions météorologiques et des ajustements climatiques.
L’ingénieur Sabrina Thompson se concentre sur un logiciel permettant aux petits engins spatiaux, ou SmallSats, de communiquer entre eux, d’identifier des cibles de déclaration de grande valeur et d’organiser l’attitude et le temps pour obtenir différentes vues du même objectif.
« Nous savons que la poussière saharienne se jette déjà en Amazonie. Les forêts tropicales humides affectent la formation au-dessus de l’océan pendant les périodes de pointe de l’année », a déclaré Thompson, qui travaille à Nasa ‘s Goddard Area Flight Center dans Greenbelt, Maryland. « Comment capturez-vous la formation des nuages ? Comment pouvez-vous dire à un essaim de satellites exactement quelle région et quelle heure est la meilleure pour observer ce phénomène ? ”
L’environnement du vaisseau spatial suivant pour augmenter la traînée et le chef pour minimiser la traînée peut entraîner la perte d’altitude du suiveur et rattraper l’innovateur. Crédit : NASA/Sabrina Thompson
Sous le plan de Thompson, les chercheurs établiraient un groupe d’exigences pour les résultats et définiraient des cibles de grande valeur. Ensuite, le logiciel prendrait le relais, permettant à un essaim d’engins spatiaux de déterminer comment procéder les uns par rapport aux autres afin d’observer au mieux ces objectifs. Les stratégies peuvent également changer en fonction de l’heure de la journée, de la période de l’année ou de la région observée. Le vaisseau spatial utiliserait également l’apprentissage automatique embarqué pour améliorer les techniques de visualisation au fil du temps.
“Il existe plusieurs types de configuration d’essaim considérés comme”, a déclaré Thompson. « L’un pourrait être l’essaim où les satellites seront sur des orbites différentes, ce qui leur permettra de voir un nuage ou même un autre phénomène sous différents angles. Un essaim de plus pourrait voir les mêmes phénomènes avec une vue similaire, mais à différentes occasions de la journée. Un troisième type d’essaim pourrait mélanger les deux, avec certains satellites dans le même umlaufbahn, se succédant, ce qui inclut un décalage temporel, ainsi que d’autres satellites pouvant se trouver sur des orbites avec des altitudes et/ou des inclinaisons différentes. ”
Un SmallSat comme ici, travaillant avec un essaim de vaisseaux spatiaux similaires avec des polarimètres haute résolution à angle plus étroit, pourrait potentiellement mieux comprendre le développement et les processus météorologiques. Pointage de crédit : NASA/SDL/Jose Vanderlei Martins
Alors qu’un essaim peut rester exactement sur la même orbite, un vaisseau spatial individuel pourrait même utiliser quelque chose appelé contrôle de traction différentiel – manipulant les forces provoquées par l’atmosphère terrestre tirant contre l’art en orbite – pour contrôler la séparation temporelle entre chaque vaisseau spatial par rapport aux autres personnes dans le essaim, dit la fille. « La période de temps nécessaire pour effectuer le contrôle de traînée différentielle dépend du volume et de la zone du vaisseau spatial, ainsi que de l’altitude orbitale. Par exemple, cela peut prendre jusqu’à 12 mois ou aussi peu que quelques jours, voire quelques heures. ”
“Avec plusieurs vaisseaux spatiaux dans une formation pour voir la même cible”, a déclaré Thompson, “vous pouvez voir une déficience, par exemple, non seulement en haut, mais aussi sur les côtés. ” Dans un développement différent, vous pouvez voir cette altération à différentes phases de son cycle de vie à travers plusieurs SmallSats se déplaçant dans différentes situations.
En collaboration avec le professeur Jose Vanderlei Martins de l’Université ou du collège du Maryland – Comté de Baltimore (UMBC), Thompson a aidé à développer le Hyper-Angular propose un Polarimètre (HARP) CubeSat qui sera lancé depuis la Station spatiale mondiale (ISS) il y a un peu plus d’un an. Une bonne version mise à jour de l’instrumentation, appelée HARPE2 , volera dans le Objectif Plancton, Aérosol, Nuage, Ecosystème marin (PACE) préparé pour un lancement d’ici 2023.
L’essaim de SmallSats comme HARP, écrivant des informations et une couverture correspondante, pourrait faire avancer les prévisions météorologiques, les rapports sur les tragédies et la modélisation de l’environnement à long terme, a déclaré Vanderlei Martins. Pour y parvenir, les scientifiques ont besoin de combiner des zones de vision larges et étroites et des images haute résolution pour mieux comprendre la dynamique associée à la croissance du système météorologique.
« Idéalement, j’aime avoir un satellite ayant un large champ associé à une vue observant un phénomène plus important », a-t-il déclaré. « Cependant, un petit satellite couvrant une zone immense ne peut pas créer des observations de haute qualité spatiale. Néanmoins, vous pouvez l’utiliser comme un satellite de type inspecteur pour repérer la zone d’intérêt. Ensuite, vous en avez certainement d’autres utilisant un champ plus étroit associé à la vue, obtenant une résolution accrue, obtenant beaucoup plus de détails. ”
Permettre à l’essaim de prendre des décisions et de promouvoir l’information est crucial. Vanderlei Martins a déclaré : « Ce genre de décisions doit être prise en quelques minutes. temps pour le contrôle du terrain à inclure. ”
Thompson a noté que la dépendance décroissante du contrôle du terrain et des réseaux de communication marketing ouvre également des ressources destinées aux missions SmallSat ainsi que des budgets limités.
En tant que professionnel de l’aérospatiale travaillant à une bonne formation en physique atmosphérique à l’Université du Maryland, dans la région de Baltimore, Thompson est retourné à l’école pour en savoir plus sur les spécifications des sciences de la Terre qui motivent le travail des filles. « En fait, je voulais aussi comprendre le changement climatique. ”
La façon dont les contaminants des aérosols et les nuages communiquent est cruciale pour connaître le changement climatique. Les polarimètres peuvent fournir une mine de données sur les contaminants en suspension dans l’environnement – de la fumée de cigarette, des cendres et de la saleté à de minuscules gouttelettes d’eau et de la glace, chaque espèce de particule polarise la lumière réfléchie par des méthodes détectables.
“À un certain niveau, mon analyse consiste à évaluer la géométrie particulière entre les instruments de musique sur le satellite ainsi que le soleil”, a déclaré Thompson. « Ces équipements sont passifs. Ils ont besoin d’une certaine géométrie en fonction de la cible au sol et du Soleil pour obtenir les informations scientifiques que nous voulons. ”
Ses algorithmes détermineront certainement les mélanges les plus appropriés d’orbite et de champ d’instrument associés aux vues pour donner la plus grande probabilité d’observer un nuage avec toute la géométrie appropriée afin de récupérer des informations scientifiques. Ensuite, il programmerait et exécuterait des schémas de contrôle pour chaque engin spatial afin d’obtenir ces géométries par rapport aux autres satellites de l’essaim.
Ce travail pour comprendre la structure et le développement des connexions des nuages avec le système d’observation de l’environnement, ou même AOS, (anciennement la recherche sur les aérosols et les nuages, la convection et les précipitations identifiée comme une priorité dans l’enquête décennale de la Terre 2017. Vanderlei Martins et Thompson pensent que leur Les technologies en essaim complètent les objectifs technologiques de l’AOS et pourraient améliorer les prochaines missions scientifiques de la NASA sur la planète.
