Hurikánová sezóna roku 2020 byla jednou z nejintenzivnějších za celou dobu měření – čítala nevídaných 30 pojmenovaných bouří. Navíc došlo k vyrovnání rekordu v počtu deseti bouří, které byly klasifikovány jako rychle zesilující. Některé z nich zvýšily během necelých dvou dnů rychlost až o 160 km/h. Vědci potřebují více dat pro lepší předpovědi a také se hodí konzistentnější dohled nad tropickými oblastmi, kde se tyto bouře rodí. NASA proto vypustila malou družici, která má vyšlapat cestu k sestavě šesti družic TROPICS (Time-Resolved Observations of Precipitation structure and storm Intensity with a Constellation of Smallsats). Ty mají startovat v roce 2022 a společně by měly provádět mikrovlnná měření informující o srážkách, teplotách a vlhkosti vzduchu v bouři. Projekt nabízí především rychlé opakované návštěvy dané lokality.

„Jakožto rodilý obyvatel Floridy jsem na vlastní oči viděl, jak pustošivý dopad mohou mít hurikány na naše komunity. S tím, jak se mění klima, jsou hurikány ještě silnější. Je proto důležitější než kdy jindy, že NASA a naši partneři investují do misí jako je TROPICS, abychom mohli lépe sledovat extrémní počasí a jednou mu i porozuměli,“ říká administrátor NASA Bill Nelson a dodává: „Inovace NASA vylepšují datové modely, které pomáhají vědcům zlepšit předpověď bouří a porozumět faktorům, které krmí tyto obří bouře. Právě to má TROPICS za úkol a už teď se těšíme, na start v příštím roce.“

„TROPICS je začátek nové éry. Tato mise bude mezi prvními, které využijí síť malých družic pro rychlé opakované sledování tropických bouří po celém světě,“ říká Scott Braun, vědecký pracovník mise TROPICS a výzkumný meteorolog z Goddardova střediska v Greenbeltu, stát Maryland. Jelikož se tropické bouře a hurikány mohou během své cesty po oceánu měnit, tak zvýšená frekvence pozorování družicemi TROPICS zlepší nejen vědecké porozumění intenzitě bouře, ale zlepší se také předpovědi této intenzity. „Projekt má velký potenciál, aby podpořil neustálé zlepšování předpovědí počasí a hurikánů agentury NOAA tím, že do našich prvotřídních numerických modelů pro předpověď počasí dodá nová data o podmínkách v daném prostředí,“ říká Frank Marks, ředitel divize výzkumu hurikánů v Laboratoři atlantické oceánografie a meteorologie pod hlavičkou agentury NOAA. Celkově bude v rámci projektu TROPICS vypuštěno na oběžnou dráhu šest družic. „Tato nová síť poskytne vysokofrekvenční měření teploty a vlhkosti. Snažíme se pochopit, jak hurikány interagují s teplotou a vlhkostí okolního prostředí. To jsou klíčová data, která mohou zlepšit předpovědi intenzity hurikánů.“

Nezbytným krokem k této družicové síti je start družice, která má vyšlapat cestu tomuto většímu projektu. Jde o sedmou identickou kopii družice programu TROPICS, která umožní plně otestovat technologii, komunikační systémy, zpracování dat a jejich nasměrování k zákazníkům ještě než dojde k vypuštění dalších družic. To dá expertům cenný čas navíc pro přizpůsobení pozemních systémů i datových produktů, což zajistí úspěch samotné mise TROPICS. „Družice TROPICS Pathfinder je takový průzkumník předtím než začne velká show,“ říká Nicholas Zorn, programový manažer testovací družice z MIT Lincoln Laboratory a dodává: „Je to mise ve skutečném světě, která umožní otestovat kompletně vše – od ověření reakce na okolní prostředí, přes integraci, start, komunikaci se Zemi, uvádění do provozu, kalibraci až po samotnou činnost a zpracování vědeckých dat. Všechny postřehy pro zlepšení získané během této cesty budou analyzovány a případně začleněny do praxe před vypuštěním družicové sítě.“

William Blackwell z MIT Lincoln Laboratory je hlavním vědeckým pracovníkem mise TROPICS. Před šesti lety předložil návrh této mise v rámci výzvy Earth Venture Instrument organizované agenturou NASA. V rámci této výzvy agentura hledá inovativní nízkonákladové a na vědu zaměřené mise, které by měly řešit problémy spojené s výzkumem Země. Jeho návrh uspěl a získal potřebné financování. Na palubě každé družice z programu TROPICS bude přístroj označovaný jako mikrovlnný radiometr, který je schopen měřit teplotu, vlhkost a množství srážek v atmosféře. Mikrovlnné radiometry na současných meteorologických družicích mají velikost srovnatelnou s pračkami. Jenže družice TROPICS jsou CubeSaty a tudíž jejich mikrovlnné radiometry mají velikost srovnatelnou spíše s šálkem na kávu.

Mikrovlnný radiometr funguje tak, že měří tepelné záření, které přirozeně ve vzduchu uvolňuje kyslík a vodní pára. Přístroj na družicích TROPICS měří tyto emise pomocí antény, která se na jednom konci družice otáčí. Tato anténa „poslouchá“ na 12 mikrovlnných kanálech mezi 90 a 205 GHz, kde jsou příslušné signály nejsilnější. Tyto kanály zachycují signály v různých výškách atmosféry, přičemž ve všech případech jde o troposféru, tedy nejnižší vrstvu atmosféry, ve které se odehrává většina meteorologických jevů. Jelikož tyto radiometry budou v menší výšce a zaměří se na méně kanálů než jejich velcí kolegové, pak mohou být v kanálech, které sledují, dávat srovnatelně kvalitní výsledky.

Miniaturizace mikrovlnného radiometru probíhala postupně po dobu skoro deseti let. Blackwell a jeho tým využili pokroků, které kolem sebe rozvířily CubeSaty. Tým nyní staví na zkušenostech, které získali, když v roce 2018 vypustili první mikrovlnný radiometr na CubeSatu, který sbíral data o atmosférických profilech. Přístroj pro šest družic programu TROPICS byl vylepšen, aby poskytl vyšší citlivost, rozlišení a spolehlivost. Je také schopen přesně cílených a opakovaných měření. „Tyto bouře ovlivňují mnoho lidí a my očekáváme, že zvýšený počet pozorování jedné bouře systémem TROPICS umožní zlepšit předpovědi. To se odrazí v tom, že se budou moci lidé dostat do bezpečí dříve, bude možné lépe chránit majetek a celkově zlepšit národní ekonomiku,“ říká Blackwell a dodává: „Je to úžasná technologie. Prokázali jsme, že nám umožňuje maximalizovat vědecký přínos i přes malé rozměry přístroje. Bylo potřeba úsilí mnoha lidí, abychom se dostali do této fáze.“

Vědecký tým projektu TROPICS tvoří odborníci z MIT Lincoln Laboratory a MIT Department of Aeronautics and Astronautics, ale i z Goddardova střediska, NOAA Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory, NOAA National Hurricane Center, NOAA National Environmental Satellite, Data, and Information Service, University of Miami, Colorado State University, Vanderbilt University a University of Wisconsin. na technologickém vývoji se podílely University of Massachusetts Amherst, Texas A&M University a Tufts University. Společnost Maverick Space Systems poskytla integrační služby pro Pathfinder, který byl vypuštěný raketou Falcon 9 při misi Transporter 2. Samotnou družicovou síť má obstarat společnost Astra Space Inc.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/16-025-evi3-a.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/tropics_pathfinder.jpg
https://space.skyrocket.de/img_sat/tropics__2.jpg
https://momentus.space/wp-content/uploads/2020/09/TROPICS_Pathfinder_Forbes.jpg