Den internationella rymdstationen (ISS) kommer snart att få ett viktigt verktyg som kan utföra mycket noggranna mätningar av aerosoler och gasformiga beståndsdelar i stratosfären och troposfären. Stratosfäriska aerosol- och gasexperiment III (SAGE III) kommer att studera ozon, aerosoler, vattenånga, och andra atmosfäriska gaser för att bättre förstå effekterna av naturliga och mänskliga inducerade förändringar på den globala miljön.

SAGE III planerades ursprungligen för uppskjutning till ISS ombord på lastfarkosten SpaceX Dragon i november 2016 på toppen av en Falcon 9-raket. Uppdraget, betecknad CRS-10, skulle lyftas från Cape Canaveral Air Force Stations (CCAFS) Space Launch Complex 40. Emellertid, den sköts upp flera gånger och är för närvarande planerad att lanseras den 8 februari, 2017 från Launch Complex 39A. Förseningarna framtvingades av en pågående utredning av explosionen den 1 september vid uppskjutningsplatsen när en Falcon 9-raket förstördes under ett statiskt eldtest före lanseringen.

SAGE III-instrumentet levererades från NASAs Langley Research Center till NASA Kennedy Space Center (KSC) i november 2015 och är nu helt klart för uppskjutning.

"Slutliga motordrivna tester slutfördes vid KSC Space Station Processing Facility under det senaste året, och i december 2016, instrumentets nyttolast och Nadir Viewing Platform överlämnades till SpaceX för installation i Dragon Trunk på Falcon 9-raketen. Den integrerade bagageluckan väntar nu på lansering, " Marilee M. Roell, SAGE III Science Manager vid NASA:s Langley Research Center berättade för SpaceFlight Insider.

Roell tillade att allt tekniskt arbete är slutfört med undantag för ett fåtal borttagningsföre-flight-objekt. Även om ett par förlanseringsrecensioner är planerade, alla preliminära uppdragsoperationer har redan slutförts.

"Telaget är väl repeterat och vi är redo att stödja uppdraget efter lanseringen, sa Roell.

Efter ankomsten till ISS, SAGE III kommer att monteras externt på stationen på Expedite the Processing of Experiments to Space Station (ExPRESS) Pallet Adapter (ExPA) till Express Logistic Carrier (ELC). Instrumentet kommer att kretsa mellan 239 och 257 miles (385 och 415 kilometer) över jordens yta i en 51,6-graders lutning med nästan en tre dagars upprepad cykel. Stationens omloppsbana förväntas hjälpa till att maximera det vetenskapliga värdet av SAGE III-observationer samtidigt som det bevisar att atmosfärsvetenskapliga instrument har en plats på orbitala laboratoriet.

För att uppfylla sina vetenskapliga mål, SAGE III är utrustad med en uppsättning verktyg med en total massa på cirka 1, 162 lbs. (527 kg). Dess viktigaste nyttolast är instrumentet Sensor Assembly (SA) – en gitterspektrometer som mäter ultraviolett och synligt ljus och har ett tvåaxligt peksystem. SA innehåller arraydetektorn Charge Coupled Device (CCD) som förbättrar mätförmågan och kan möjliggöra nya experimentella dataprodukter som metan, brommonoxid, och jodmonoxid, samt mäta större aerosoler.

SAGE III är också utrustad med Interface Adapter Module (IAM), störningsövervakningspaketet (DMP), Hexapod Pointing System (Hexapod Electronics Unit och Hexapod Mechanical Assembly), och instrumentkontrollelektroniklådan. IAM karakteriseras som "hjärnan" av instrumentets nyttolast, tillhandahåller ström och beräkningar till nyttolasten och fungerar som gränssnittet mellan instrumentet och stationen. DMP är en tröghetsmätenhet i miniatyr som kommer att mäta alla små rörelser från ISS, medan Hexapod Pointing System kommer att fungera som "benen" på nyttolasten, som håller instrumentet i nivå i omloppsbana.

Det huvudsakliga vetenskapliga målet för SAGE III-uppdraget kommer att vara att uppnå hög kvalitet, globala mätningar av nyckelkomponenter i jordens atmosfär. Särskilt, instrumentet kommer att bedöma återhämtningsläget i ozonfördelningen och kommer att återupprätta de aerosolmätningar som behövs för både klimat- och ozonmodeller. Uppdraget förväntas få ytterligare insikt i nyckelprocesser som bidrar till ozon- och aerosolvariabilitet.

"Vår utsikt från rymdstationen kommer att ge oss ett nytt perspektiv på atmosfärens sammansättning. Data från SAGE III, tillsammans med modellresultat, kommer att tillåta forskare att övervaka ozonlagrets hälsa och spåra återhämtningen av stratosfäriskt ozon sedan ratificeringen av Montrealprotokollet. Till 2020-talet – i de flesta områden – förutspår modeller att ozon kommer att ha återvunnit ungefär hälften av den mängd som förlorats från nivåerna före 1980. SAGE III kommer att vara värdefullt för att bedöma prestandan för Ozone Mapping and Profiler Suite som flyger på Suomi National Polar-omloppsbana Partnership-satelliten, sa Roell.

Data från SAGE III kommer också att hjälpa till att återinrätta aerosolmätningar som är avgörande för mer exakta långsiktiga klimat- och ozonmodeller. Dessutom, om det finns några nya förändringar i ozonskiktet, dessa data kommer att hjälpa forskarvärlden att identifiera orsaken och bedöma effekterna av förändringarna.

Att förstå de stratosfäriska ozonförändringarna är avgörande för att avgöra om återhämtningen av ozonskiktet fortskrider som förväntat sedan Montrealprotokollet antogs.

"Vi förväntar oss att se en viss återhämtning, baserat på modelldata, i mängden stratosfäriskt ozon sedan 1990-talet. Vi kommer också att undersöka om det finns några nya förändringar i stratosfären, " noterade Roell.

Instrumentet som kommer att installeras på ISS är den andra SAGE III som skickas ut i rymden. Den första SAGE III lanserades på rymdfarkosten Meteor-3M i december 2001. SAGE är ett av NASA Langleys längsta pågående geovetenskapliga uppdrag. Idén till instrumentet, med början på 1970-talet med instrumentet Stratospheric Aerosol Measurement (SAM), utvecklades och testades på Langley.

"SAM, samt SAM II, SALVIA, SAGE II, SAGE III Meteor-3M och nu SAGE III/ISS har alla letts av Langley. Detta senaste projekt inkluderade också Nadir Viewing Platform för att peka SAGE i rätt riktning, såväl som annan ny hårdvara och mjukvara, som allt designades, byggd, integrerad, och testade på Langley, sa Roell.

SAGE III på ISS kommer att drivas från Flight Mission Support Center i Langley. Ball Aerospace &Technologies Corp. byggde instrumentet SAGE III/ISS i Boulder, Colorado, och European Space Agency och Thales Alenia Space tillhandahöll en hexapod för att hålla instrumentet peka i rätt riktning när ISS manövrar i rymden.