Die Wetterverfolgung ist schwierige Arbeit und war in der Vergangenheit auf Satelliten angewiesen, die groß sind und Millionen von Dollar kosten, um in den Weltraum zu starten. Und angesichts der Bedrohung durch den Klimawandel, die heute weltweit Dinge wie tropische Stürme, Tornados und andere Wetterereignisse gewalttätiger macht, sind die Menschen zunehmend auf Frühwarnungen und Echtzeitüberwachung angewiesen.
Die NASA möchte dies jedoch ändern, indem sie eine neue Generation von Wettersatelliten einsetzt, die die jüngsten Fortschritte bei der Miniaturisierung nutzt. Diese Klasse von Satelliten ist als bekannt RainCube (Radar in CubeSat), das experimentelle Technologie verwendet, um Stürme zu sehen, indem es Regen und Schnee mit sehr kleinen und hochentwickelten Instrumenten erkennt.
Der Kleinsatellit, der vom Internationale Raumstation (ISS) im Juli, ist ein Prototyp-Technologie-Demonstrator für eine mögliche Flotte von RainCubes. In diesem Experiment wurde untersucht, ob kostengünstige Miniatursatelliten mit kleinen Radargeräten in der Lage sind, Echtzeitdaten über Wettersysteme und Stürme bereitzustellen.
Expedition 56 Die Flugingenieurin Serena Auñón-Chancellor installiert den NanoRacks Cubesat Deployer-14 (NRCSD-14) auf der Multipurpose Experiment Platform im japanischen Kibo-Labormodul. Bildnachweis: NASA
Wie Graeme Stephens, Direktor des Center of Climate Sciences am Jet Propulsion Laboratory der NASA, kürzlich in einer NASA Pressemitteilung :
„Wir haben keine Möglichkeit zu messen, wie sich Wasser und Luft bei Gewittern weltweit bewegen. Wir haben einfach überhaupt keine Informationen darüber, aber sie sind so wichtig, um Unwetter vorherzusagen und sogar, wie sich Regen in einem zukünftigen Klima ändern wird.“
Um Wetteränderungen in der Erdatmosphäre zu überwachen, verwendet der RainCube eine Art Radar, das ähnlich wie ein Sonar funktioniert. Im Grunde sendet seine schirmartige Antenne spezielle Radarsignale (Chirps) aus, die von Regentropfen abprallen und Wissenschaftlern helfen, ein Bild vom Inneren eines Sturms zu erstellen. Diese Technologie wurde entwickelt, um kleinen Raumfahrzeugen die Möglichkeit zu geben, ein Signal zu senden, das stark genug ist, um in einen Sturm zu blicken.
„Das Radarsignal durchdringt den Sturm, und dann empfängt das Radar ein Echo zurück.“ genannt Hauptermittlerin Eva Peral. „Wenn das Radarsignal tiefer in die Schichten des Sturms eindringt und den Regen in diesen Schichten misst, erhalten wir eine Momentaufnahme der Aktivität im Inneren des Sturms.“
RainCube ist ein Mini-Wettersatellit, nicht größer als ein Schuhkarton, der Stürme misst. Es ist Teil mehrerer neuer NASA-Experimente, um Stürme aus dem Weltraum mit vielen kleinen Satelliten statt mit einzelnen großen zu verfolgen. Credits: UCAR
Bereits im August schickte der RainCube im Rahmen einer Technologiedemonstration die ersten Bilder eines Sturms über Mexiko. Die zweite Veröffentlichung von Bildern im September erfasste die ersten Regenfälle des Hurrikans Florence. Als Simone Tanelli, Co-Ermittlerin von RainCube, erklärt :
„Es gibt eine Fülle von bodengestützten Experimenten, die eine enorme Menge an Informationen geliefert haben, und deshalb sind unsere Wettervorhersagen heutzutage nicht so schlecht. Aber sie bieten keine globale Sicht. Es gibt auch Wettersatelliten, die eine solche globale Sicht bieten, aber was sie Ihnen nicht sagen, ist, was im Sturm passiert. Und hier finden die Prozesse statt, die einen Sturm wachsen und/oder vergehen lassen.“
RainCube ist nicht dazu gedacht, Stürme allein zu verfolgen, sondern soll vielmehr demonstrieren, dass ein Mini-Regenradarsystem funktionieren kann. Langfristig ist geplant, Schwärme dieser Miniatursatelliten einzusetzen (deren Start aufgrund ihrer Größe viel billiger wäre), die dann Stürme verfolgen und alle paar Minuten aktualisierte Informationen übermitteln könnten.
Schließlich könnten sie Daten liefern, die zu besseren Wettermodellen führen könnten, die verwendet werden, um die Bewegung von Regen, Schnee, Graupel und Hagel vorherzusagen. „Wir werden am Ende tatsächlich viel interessantere aufschlussreiche Wissenschaft mit einer Konstellation machen als mit nur einer von ihnen“, sagte Stephens. „Was wir in den Geowissenschaften lernen, ist, dass Raum- und Zeitabdeckung wichtiger ist als ein wirklich teures Satelliteninstrument, das nur eine Sache macht.“
Google Earth-Foto der Bergregion über Mexiko, in der RainCube seinen ersten Sturm gemessen hat. Die weiße Linie zeigt die Flugbahn des RainCube. Die Grafik unten rechts zeigt die Regenmenge des Sturms. Credits: NASA/JPL-Caltech/Google
Und dank des erfolgreichen Technologietests scheint dies eines Tages der Fall zu sein. „Was RainCube bietet, ist einerseits eine Demonstration von Messungen, die wir heute im Weltraum haben“, fügte Stephens hinzu. „Aber was es wirklich zeigt, ist das Potenzial für eine völlig neue und andere Art der Erdbeobachtung mit vielen kleinen Radargeräten. Das wird eine ganz neue Perspektive bei der Betrachtung des Wasserkreislaufs der Erde eröffnen.“
Ob Erdbeobachtung oder ferne Galaxien, Miniaturisierung und Schwarmrobotik werden als Mittel für eine kostengünstigere Astronomie untersucht. In den kommenden Jahren könnte alles von Beobachtungen bis hin zu Telekommunikationsdiensten von Satelliten bereitgestellt werden, die nur einen Bruchteil der Größe und damit einen Bruchteil der Kosten für den Start haben.
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