NASA och den norska kartmyndigheten samarbetar för att utveckla en toppmodern satellitlaseravståndsstation 650 miles från Nordpolen som kommer att producera högprecisionspositioner för satelliter som kretsar runt, hjälpa till att spåra förändringar i inlandsisen och förbättra effektiviteten för sjötransporter och jordbruk.

Den arktiska stationen kommer att vara det senaste tillskottet till ett globalt nätverk av geodetiska rymdstationer, som mäter och övervakar jordens storlek och form, dess orientering i rymden, den exakta placeringen av punkter på dess yta och hur dessa platser förändras över tiden. Rymdgeodesin har en decennier lång historia vid NASA på grund av dess viktiga roll i positionering och navigering av satelliter.

"Detta partnerskap med Norge är ett viktigt steg för NASA och forskarvärlden i att bygga nästa generations geodetiska rymdnätverk, sa Benjamin Phillips, programforskare för NASA:s Space Geodesy Program i Washington. "Detta nätverk tillhandahåller grundläggande data för satellit- och rymdfarkoster och stödjer många av NASA:s jordobservationsuppdrag och vetenskap."

Enligt det nya avtalet som undertecknades den 7 augusti, Norge och NASA kommer att bygga och installera en satellitlaseravståndsanläggning i den vetenskapliga basen i Ny-Ålesund, Svalbard. NASA kommer också att tillhandahålla expertrådgivning om hur man använder instrumenten. Den markbaserade lasern sänder ultrakorta laserpulser riktade mot satelliter speciellt utrustade med en retroreflektor, en rad speciella speglar som studsar tillbaka pulserna. Systemet mäter den tid det tar för ljuset att resa tillbaka till sin ursprungspunkt, som används för att bestämma satellitens position i förhållande till markstationen med en noggrannhet på cirka 0,04 tum (1 millimeter).

I kombination med mätningar från andra geodetiska instrument vid Ny-Ålesunds geodetiska observatorium och över hela världen, laseravståndsobservationerna kommer att hjälpa till att förfina den globala geodetiska referensramen, grunden för att sätta koordinater för alla platser på jordens yta. Referensramen används för att mäta objekts position i rymden i förhållande till jorden, samt att exakt övervaka rörelser av jordskorpan, förändringar i havsnivån, och för att stödja satellitpositioneringsteknik som GPS, som används i många aspekter av vårt dagliga liv.

"Från NASAs perspektiv, laseravstånd är viktigt för att förstå var våra rymdfarkoster är, samt var på jorden deras mätningar finns, sade Stephen Merkowitz, projektledare för rymdgeodesi vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Laseravståndsbestämning behövs för satelliter som kräver mycket exakta positionsmätningar. Idag spårar vi över 90 satelliter - inte bara från NASA, men också från andra rymdorganisationer - med denna teknik."

Den nya norska geodetiska stationen kommer att bli den nordligaste i sitt slag och kommer att vara ovärderlig för att spåra satelliter som följer polarbanor, som många av NASA:s jordobservationsuppdrag gör.

För att säkerställa att laseravståndssystemet kan fungera under arktiska förhållanden, NASA kommer att använda en teleskopkupol som är tillräckligt stark för att öppna och bryta isen som kan samlas på toppen under Svalbards kyliga vintrar. Teleskopet kommer att monteras på en pekande kardan som fortfarande kan röra sig när den utsätts för mycket kalla temperaturer. För att kunna arbeta under den arktiska sommaren, när det konstanta solljuset gör det svårt att observera stjärnorna som behövs för att kalibrera teleskopet, NASA specificerade att detta teleskop måste vara stabilt i månader åt gången.

Norska kartverket startade byggarbetet på den nya vetenskapliga basen 2014. Det nuvarande målet är att ha alla system i drift till 2022.

"Detta är en stor investering för Norge, ", sa Merkowitz. "Norrmän är särskilt intresserade av de globala tillämpningarna. De har tagit en ledande roll i förespråkandet och genomförandet av många initiativ som är relevanta för rymdgeodesin och dess tillämpningar för att övervaka klimatförändringar."

"På Svalbard, vi ser redan effekterna av klimatförändringarna, sa Per Erik Opseth, direktör för Norska kartverkets geodetiska institut i Hønefoss, Norge, byrån som arbetar med NASA för att utveckla det nya laseravståndssystemet. "Att sätta upp denna grundläggande station i Ny-Ålesund kommer att hjälpa jordobservationer från satelliter som korsar Nordpolen, så att vi kan förbättra vår kunskap om istäckessmältning, höjning av havsnivån i detta område och även smältningen av havsis i bassängen mellan Ryssland och Nordamerika."

Fortsatt utveckling av nästa generations rymdgeodetiska nätverk som den nya stationen på Svalbard kommer att bidra till förväntas ytterligare förbättra noggrannheten i satellitmätningar av jordprocesser, inklusive förändringar i polarisar. Ett sådant uppdrag är NASA:s kommande Ice, Moln, och Land Elevation Satellite-2, eller ICESat-2, designad för att mäta små förändringar i höjden av jordens inlandsisar som indikerar isförlust eller vinst.

"Med ICESat-2, vi vill mäta förändringar i inlandsisen som är i storleksordningen centimeter per år, " sa Goddards Scott Luthcke, ledare för ICESat-2 geolokaliseringsteamet. "Om vi ​​gjorde ett fel på några centimeter när vi placerade satelliten i rymden med avseende på planetens masscentrum, som upprättas med hjälp av geodetiska data från nätverket, det skulle leda till ett mycket stort fel i våra beräkningar av volymförändringen av inlandsisarna."