НАСА запускает прототип прибора, который может упростить мониторинг вулканической активности и качества воздуха. Расположенная на борту CubeSat примерно в 300 милях (480 км) над поверхностью Земли, «Наносатная система гиперспектральных наблюдений за химией атмосферы» или NACHOS будет использовать компактный гиперспектральный формирователь изображений для определения местонахождения источников газовых примесей на территориях размером всего 0,15 квадратных миль (0,4 кв. квадратных километров) — размером с торговый центр Mall of America в Миннесоте. NACHOS является частью 17-й миссии Northrop Grumman по пополнению запасов на Международной космической станции из летной базы НАСА Уоллопс на острове Уоллопс, штат Вирджиния.
В случае успеха NACHOS станет самым маленьким космическим прибором с самым высоким разрешением, предназначенным для мониторинга газовых примесей в атмосфере, таких как двуокись серы (SO2) и двуокись азота, что проложит путь для будущих систем наблюдения за Землей, которые не только помогут предсказывать извержения вулканов, но и также контролировать качество воздуха вокруг конкретных городов, районов и даже отдельных электростанций.
«Дремлющий вулкан, только что проснувшийся, может излучать SO2 до того, как проявится какая-либо обнаруживаемая сейсмическая активность. Это дает нам возможность идентифицировать потенциально извергающийся вулкан до того, как он действительно извергнется», — сказал Стив Лав, исследователь и руководитель группы космического и дистанционного зондирования в Лос-Аламосской национальной лаборатории (LANL) Министерства энергетики.
Атмосферные следовые газы из природных и антропогенных источников дают ученым уникальную информацию о самых разных системах Земли. Например, двуокись азота, часто образующаяся при сжигании ископаемого топлива, негативно влияет на здоровье человека и может служить индикатором углекислого газа (парникового газа, способствующего изменению климата), образующегося в результате деятельности человека.
«Когда мы признаем, что эти газы присутствуют и можем локализовать их источники в субкилометровом масштабе, у нас появляется возможность принять меры и свести к минимуму негативные последствия для здоровья», — сказал Лав.
Но для мониторинга следовых газов требуются инструменты, достаточно чувствительные для сбора данных с высоким разрешением; традиционно это означало создание более крупных спутников, оснащенных полным набором мощных датчиков.
«На орбите есть отличные инструменты для сбора данных об атмосферных следовых газах, но их производство и обслуживание дороги. Если мы хотим расширить эти научные возможности, нам потребуется более экономичное решение», — сказал Лав.
Имея всего 13 фунтов (6 кг) и 18 кубических дюймов (300 см в кубе), NACHOS хорошо подходит для того, чтобы стать таким решением. В дополнение к сверхкомпактному гиперспектральному формирователю изображений, способному собирать данные с высоким разрешением, NACHOS также использует бортовые алгоритмы обработки, которые уменьшают как размер передаваемых данных, так и время, необходимое для ретрансляции этих передач обратно на Землю.
Эти алгоритмы особенно хорошо работают на небольших компьютерах, что дает NACHOS большую вычислительную мощность без увеличения размера или веса прибора.
«Большая мощность и меньший вес отличают NACHOS от других и делают его отличным кандидатом для будущих миссий по исследованию газовых примесей в атмосфере», — сказал Лав.
NACHOS останется на борту космического корабля Cygnus компании Northrop Grumman до мая 2022 года, когда космический корабль отстыкуется от Международной космической станции и выведет NACHOS на низкую околоземную орбиту до того, как грузовой космический корабль снова войдет в атмосферу Земли. Лав и его команда потратят три месяца на ввод в эксплуатацию NACHOS, прежде чем он начнет свою технологическую проверку и научную миссию. Он ожидает, что NACHOS останется на орбите около года.
«Это даст нам достаточно времени, чтобы проверить конструкцию нашего прибора и собрать достаточно тестовых данных, чтобы убедиться, что наша технологическая концепция реализуема», — сказал Лав.
Второй прибор NACHOS отправится на низкую околоземную орбиту зимой 2022 года в рамках программы космических испытаний Министерства обороны США.
Прототип финансируется в рамках программы InVEST Управления технологий наук о Земле НАСА.