Les satellites TROPICS du Lincoln Laboratory aideront les scientifiques à étudier les conditions météorologiques tropicales extrêmes une fois que les six seront lancés l’année prochaine.
La saison des ouragans dans l’Atlantique 2020 a été l’une des plus brutales jamais enregistrées, produisant un nombre sans précédent de 30 tempêtes nommées. De plus, 10 de ces tempêtes, un record, ont été caractérisées comme s’intensifiant rapidement – certaines s’étranglant de 100 milles à l’heure en moins de deux jours.
Pour fournir une surveillance plus cohérente de la ceinture tropicale de la Terre où se forment ces tempêtes, la NASA a lancé un satellite de test, ou pathfinder, devant une constellation de six satellites météorologiques appelés TROPIQUES (Observations résolues dans le temps de la structure des précipitations et de l’intensité de la tempête avec une constellation de petits satellites).
Le satellite TROPICS Pathfinder, photographié ici, a été lancé le 30 juin. Le corps du satellite mesure environ 10 cm X 10 cm X 36 cm et est identique aux six satellites supplémentaires qui seront lancés dans la constellation en 2022. Le cube doré au en haut se trouve le radiomètre à micro-ondes, qui mesure les précipitations, la température et l’humidité à l’intérieur des tempêtes tropicales. Crédit image : Blue Canyon Technologies
Prévus pour un lancement en 2022, les satellites TROPICS travailleront ensemble pour fournir des observations micro-ondes presque toutes les heures des précipitations, de la température et de l’humidité d’une tempête – un temps de revisite pour ces mesures qui n’est actuellement pas possible avec d’autres satellites.
« Ces tempêtes affectent beaucoup de gens, et nous nous attendons à ce qu’avec l’augmentation des observations sur une seule tempête de TROPICS, nous serons en mesure d’améliorer les prévisions, ce qui se traduit par aider les gens à se mettre en sécurité plus tôt, protéger les biens et améliorer globalement le niveau national économie », explique William Blackwell, chercheur principal du programme TROPICS et chef associé du groupe Applied Space Systems au MIT Lincoln Laboratory.
Il y a six ans, Blackwell a soumis TROPICS en tant que proposition au programme Earth Venture Instrument de la NASA et a obtenu un financement. Le programme prévoit des missions innovantes, axées sur la science et rentables pour résoudre les problèmes urgents liés aux sciences de la Terre.
La mission TROPICS sera parmi les premières à utiliser une constellation de petits satellites pour une vision globale et rapide des tempêtes tropicales. Étant donné que les cyclones tropicaux et les ouragans peuvent changer rapidement lorsqu’ils traversent l’océan, les observations accrues des satellites TROPICS ne feront pas seulement progresser la science de la compréhension de l’intensité des tempêtes, elles peuvent également améliorer les prévisions d’intensité.
« En tant que Floridien de longue date, j’ai été témoin de l’impact dévastateur que les ouragans peuvent avoir sur nos communautés. Et comme le changement climatique rend les ouragans encore plus forts, il est plus important que jamais que la NASA et ses partenaires investissent dans des missions comme TROPICS pour mieux suivre et comprendre les conditions météorologiques extrêmes », a déclaré l’administrateur de la NASA, Bill Nelson. « L’innovation de la NASA renforce les modèles de données qui aident les scientifiques à améliorer la prévision des tempêtes et à comprendre les facteurs qui alimentent ces tempêtes monstrueuses. TROPICS y contribuera, et nous attendons avec impatience le lancement l’année prochaine de la constellation de satellites TROPICS.
Le projet promet également de stimuler les améliorations constantes de la National Oceanic and Atmospheric Administration des prévisions météorologiques et des ouragans en introduisant de nouvelles données environnementales dans leurs modèles de prévision météorologique numérique, a déclaré Frank Marks, directeur de la division de recherche sur les ouragans du laboratoire océanographique et météorologique de l’Atlantique de la NOAA.
Une fois les six satellites lancés, « cette nouvelle constellation fournira des sondages de température et d’humidité à haute fréquence alors que nous cherchons à savoir comment les ouragans interagissent avec la température et l’humidité environnantes – des données clés qui pourraient améliorer les prévisions d’intensité des ouragans », a déclaré Marks.
Une étape cruciale dans la préparation de la constellation a été le lancement le 30 juin d’un satellite pathfinder, un septième exemplaire identique des petits satellites TROPICS. Le pathfinder permettra de tester complètement la technologie, les systèmes de communication, le traitement des données et le flux de données pour les utilisateurs d’applications avant le lancement de la constellation. Cela laissera le temps d’ajuster le système au sol et les produits de données, contribuant ainsi à assurer le succès de la mission TROPICS.
« Le satellite TROPICS Pathfinder est similaire à une projection avant la soirée d’ouverture d’un grand spectacle », explique Nicholas Zorn, responsable du programme Pathfinder du MIT Lincoln Laboratory. «Sa mission est un test de bout en bout dans le monde réel, de la vérification environnementale à l’intégration, au lancement, aux communications au sol, à la mise en service, à l’étalonnage, aux opérations et au traitement des données scientifiques. Tous les domaines d’amélioration identifiés en cours de route peuvent être renforcés avant le lancement de la constellation. »
À bord de chaque petit satellite TROPICS se trouve un instrument appelé radiomètre à micro-ondes, qui détecte la température, l’humidité et les précipitations dans l’atmosphère. Sur les satellites météorologiques actuels, les radiomètres à micro-ondes ont à peu près la taille d’une machine à laver. Sur les petits satellites de TROPICS, les radiomètres ont à peu près la taille d’une tasse de café.
Les radiomètres à micro-ondes fonctionnent en détectant le rayonnement thermique naturellement émis par l’oxygène et la vapeur d’eau dans l’air. L’instrument TROPICS mesure ces émissions via une antenne tournant à une extrémité du satellite. L’antenne écoute 12 canaux micro-ondes entre 90 et 205 gigahertz, là où les signaux d’émission pertinents sont les plus forts. Ces canaux captent des signaux à différentes hauteurs dans la couche la plus basse de l’atmosphère, ou troposphère, où se produisent la plupart des conditions météorologiques.
Le laboratoire Lincoln s’est efforcé de miniaturiser les radiomètres à micro-ondes au cours de la dernière décennie, stimulé par l’invention des CubeSats, des satellites de la taille d’une miche de pain qui sont économiques à lancer. Ce travail a été une collaboration continue entre Blackwell et le professeur agrégé du MIT Kerri Cahoy du département d’aéronautique et d’astronautique. TROPICS s’appuie sur le succès conjoint de cette équipe en 2018 en lançant le premier radiomètre à micro-ondes sur un CubeSat pour collecter des données de profilage atmosphérique. L’instrument à bord des six satellites de TROPICS a été amélioré pour offrir une sensibilité, une résolution et une fiabilité améliorées et effectuera des observations météorologiques plus ciblées et plus rapides.
« C’est une technologie étonnante que nous avons prouvée et qui nous permet de maximiser la science à partir du facteur de taille de l’instrument. Pour y parvenir, il a fallu des contributions de tant de personnes », a déclaré Blackwell.
Écrit par Kylie Foy
La source: Massachusetts Institute of Technology
