Les instruments COWVR et TEMPEST se trouvent dans le coffre d’un vaisseau spatial cargo SpaceX Dragon pour la mission de ravitaillement commercial de décembre 2021 de la NASA vers la Station spatiale internationale. Crédit : SpaceX
Lancés mardi vers la station spatiale, les deux instruments COWVR et TEMPEST pourraient ouvrir la voie à de grandes améliorations dans la collecte d’informations clés pour les prévisions météorologiques.
Le radiomètre vectoriel compact du vent océanique (COWVR) n’est pas plus gros qu’un mini-réfrigérateur. L’expérience temporelle pour les tempêtes et les systèmes tropicaux (TEMPEST) est encore plus petite – environ la taille d’une boîte de céréales. Pourtant, ces deux instruments scientifiques compacts sont conçus pour faire un gros travail : faire les mêmes observations atmosphériques de haute qualité que les satellites météorologiques plusieurs fois leur taille et à une fraction du coût.
Construit par NasaJet Propulsion Laboratory en Californie du Sud, les deux radiomètres font partie du programme d’essais spatiaux de l’US Air Force-Houston 8 (STP-H8) et se dirigent vers la Station spatiale internationale mardi dans le cadre de la 24e mission de réapprovisionnement commercial de SpaceX pour l’agence . Ils sont considérés comme des démonstrations technologiques, et s’ils fonctionnent comme prévu, les prévisions météorologiques pourraient bénéficier d’un coup de pouce technologique.
L’instrument COWVR, qui se dirige vers la Station spatiale internationale en décembre 2021, lors d’un test thermique en 2015. Crédit : NASA/JPL-Caltech
Voici cinq choses à savoir sur COWVR et TEMPEST :
1. Ils visent à collecter les mêmes données de haute qualité que leurs prédécesseurs beaucoup plus volumineux.
Ensemble, COWVR et TEMPEST fourniront de nombreux points de données que les scientifiques utilisent pour produire des prévisions météorologiques et climatiques : ils mesureront non seulement la vitesse et la direction des vents soufflant sur la surface de l’océan, mais aussi les précipitations, l’humidité atmosphérique, comment cette humidité est distribué verticalement, et d’autres conditions à la surface de l’océan et dans l’atmosphère.
De 2003 à 2020, ces types de mesures ont été acquises par l’instrument Windsat de 990 livres (450 kilogrammes) à bord du satellite Coriolis du département américain de la Défense. Windsat a duré bien au-delà de sa durée de vie prévue. Si COWVR et TEMPEST prouvent qu’ils sont à la hauteur de la tâche, ils (et de petits instruments comme eux) pourront remplacer des satellites plus gros et vieillissants sans compromettre la qualité des données.
2. Ils ont le potentiel d’améliorer les prévisions de tempêtes.
COWVR et TEMPEST seront attachés à la station spatiale, qui fait le tour de notre planète en orbite terrestre basse d’ouest en est environ 16 fois par jour. En raison de l’orbite unique de la station, les deux instruments passeront la plupart de leur temps au-dessus des latitudes moyennes et des tropiques – des zones sujettes aux tempêtes – et les revisiteront plus fréquemment que les capteurs sur d’autres orbites. Les données supplémentaires aideront les scientifiques à mieux comprendre la formation des tempêtes et à mieux suivre le développement des systèmes de tempête.
COWVR et TEMPEST seront également en mesure de renvoyer les données sur Terre plus rapidement que certains autres instruments actuellement utilisés, permettant aux scientifiques et aux prévisionnistes de surveiller l’intensification rapide subie par de nombreuses tempêtes – en temps quasi réel. “La plupart des satellites communiquent avec seulement quelques stations au sol dans le monde, et cela prend du temps”, a déclaré Shannon Brown, chercheur principal pour COWVR basé à JPL. « Les données peuvent dater de quelques heures avant même d’être sur le terrain, puis elles doivent encore être traitées. »
COWVR et TEMPEST renverront à la place leurs données sur Terre via le satellite de suivi et de relais de données de la NASA (TDRS) constellation. « TDRS fournit essentiellement un flux de données direct. Ainsi, une fois que les capteurs auront traversé un gros ouragan ou un cyclone, vous obtiendrez ces données instantanément », a déclaré Brown. « Ce seront des observations de dernière minute, ce qui n’est généralement pas disponible avec l’approche traditionnelle » – et quelque chose qui pourrait sauver des vies.
3. Leurs données complètes peuvent améliorer les prévisions des modèles météorologiques et climatiques.
La fréquence à laquelle COWVR et TEMPEST prendront des mesures sur des zones situées sur leur orbite leur permettra de collecter des données plus complètes que d’autres instruments – des données qui devraient réduire les incertitudes des modèles météorologiques et climatiques.
« Les capteurs satellites actuels qui mesurent la vitesse et la direction du vent à la surface de l’océan sont sur des orbites héliosynchrones, ce qui signifie qu’ils fournissent des mesures à un endroit donné uniquement le matin et le soir, laissant des espaces entre les deux », a déclaré Tony Lee du JPL. , co-responsable du groupe de travail scientifique de la mission. « L’orbite de la station spatiale permettra à COWVR et à TEMPEST de prendre des mesures à différents moments de la journée, réduisant ainsi ces écarts. »
Les modèles météorologiques et climatiques utilisent ce type de données pour faire des prévisions. Plus il y aura de données disponibles, plus les modèles – et les prédictions qui en découlent – seront précis.
4. Ils feront la lumière sur la façon dont les interactions air-mer affectent le temps et le climat.
La quantité de chaleur et d’humidité libérée par l’océan influence les conditions atmosphériques ; de même, les conditions atmosphériques, telles que le vent, influencent les courants océaniques et la répartition de la chaleur. Plus les scientifiques en apprendront sur ces interactions, mieux ils comprendront comment elles affectent le temps à court terme et le climat à long terme.
Obtenir des données appropriées pour étudier ces interactions peut cependant être délicat.
“La façon traditionnelle d’étudier ces interactions consiste à combiner les mesures de différents satellites qui ont des temps d’échantillonnage différents de l’océan et de l’atmosphère”, a déclaré Lee. “Ce décalage rend plus difficile pour les scientifiques de comprendre ces interactions, car nous pouvons observer le vent à une partie de la journée et la pluie et la vapeur d’eau atmosphérique à un autre moment de la journée.”
En cas de succès, COWVR et TEMPEST pourraient changer cela. L’objectif principal du COWVR est de mesurer la vitesse et la direction du vent à la surface de l’océan, et celui de TEMPEST est de fournir les mesures de la vapeur d’eau atmosphérique. Comme ils volent ensemble et prennent des mesures sur les mêmes zones, ils pourront acquérir ces données complémentaires en même temps.
“Les mesures simultanées des différentes variables atténuent la difficulté associée aux différences de temps d’échantillonnage résultant du mélange des mesures de différents satellites à différents moments”, a déclaré Lee. Cela leur permettra également de prendre en compte les interactions qui se produisent à des échelles de temps plus courtes – des rafales de vent remuant l’océan et lui faisant perdre de la chaleur dans l’atmosphère, par exemple.
5. Ils ouvriront la voie aux futures constellations de satellites.
Si COWVR et TEMPEST fonctionnent bien, ils prouveront que des données complètes vitales pour les prévisions météorologiques et une meilleure compréhension du climat peuvent être obtenues dans un package beaucoup plus petit avec un prix beaucoup plus bas qu’on ne le pensait auparavant.
Parce que les instruments sont plus petits et moins chers, les organisations pourraient lancer trois ou quatre petits satellites pour le même coût que l’une des plus grandes variantes. Une constellation de ces petits satellites serait capable de prendre des mesures d’une zone donnée – comme au-dessus d’une tempête en développement – bien plus fréquemment qu’un seul satellite correspondant, ce qui permettrait d’affiner encore plus les modèles et les prévisions météorologiques.
