En experimentell liten satellit har framgångsrikt samlat in och levererat data om en nyckelmätning för att förutsäga förändringar i jordens klimat.

Radiometerbedömningen med Vertically Aligned Nanotubes (RAVAN) CubeSat lanserades i låg omloppsbana om jorden den 11 november, 2016, för att testa ny teknik som hjälper till att mäta jordens strålningsobalans, vilket är skillnaden mellan mängden energi från solen som når jorden och mängden som reflekteras och sänds tillbaka ut i rymden. Den skillnaden, beräknas vara mindre än en procent, är ansvarig för global uppvärmning och klimatförändringar.

Designad för att mäta mängden reflekterad sol- och termisk energi som släpps ut i rymden, RAVAN använder två tekniker som aldrig tidigare har använts på en kretsande rymdfarkost:kolnanorör som absorberar utgående strålning och en galliumfasförändringssvartkropp för kalibrering.

Bland de svartaste kända materialen, kolnanorör absorberar praktiskt taget all energi över det elektromagnetiska spektrumet. Deras absorberande egenskap gör dem väl lämpade för att noggrant mäta mängden energi som reflekteras och emitteras från jorden. Gallium är en metall som smälter – eller ändrar fas – runt kroppstemperatur, gör det till en konsekvent referenspunkt. RAVAN:s radiometrar mäter mängden energi som absorberas av kolnanorören, och galliumfasförändringscellerna övervakar radiometrarnas stabilitet.

RAVAN började samla in och skicka strålningsdata den 25 januari och har nu varit i drift långt över sin ursprungliga tidsram på sex månader.

"Vi har gjort mätningar av jordstrålning med kolnanorören och gjort kalibreringar med galliumfasförändringscellerna, så vi har framgångsrikt uppfyllt våra uppdragsmål, " sa chefsutredare Bill Swartz vid Johns Hopkins Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland. Han och hans team övervakar nu RAVAN på längre sikt för att se hur mycket instrumentet förändras över tiden och utför även dataanalys och jämför dess mätningar med befintliga modellsimuleringar av utgående jordstrålning.

Medan teknikdemonstrationen omfattar en enda CubeSat, i praktiken skulle ett framtida RAVAN-uppdrag driva många CubeSats i en konstellation. Instrument för att mäta jordens utgående energi finns för närvarande ombord på några stora satelliter, och även om de har en hög rumslig upplösning kan de inte observera hela planeten samtidigt som en konstellation av RAVAN CubeSats kunde, Swartz förklarade.

"Vi vet att utgående strålning från jorden varierar mycket över tiden beroende på variabler som moln eller aerosoler eller temperaturförändringar, " sa Swartz. "En konstellation kan ge en global, 24/7 täckning som skulle förbättra dessa mätningar."

"Denna framgångsrika teknikdemonstration inser potentialen i ett nytt observationsscenario för att komma till en mycket svår mätning med hjälp av konstellationsuppdrag, sa Charles Norton, programområdesassistent för Earth Science Technology Office (ESTO) vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. "När det gäller dess inverkan på CubeSats och Smallsats för NASA, Jag tror att det har hjälpt till att ta fram ytterligare ett exempel på hur den här plattformen framgångsrikt kan användas för teknikmognad, validering och vetenskap."

RAVAN och andra geovetenskapliga CubeSat-uppdrag finansieras och hanteras av NASA:s Earth Science Technology Office (ESTO) i Earth Science Division. ESTO stödjer teknologer vid NASA-centra, industri och akademi för att utveckla och förfina nya metoder för att observera jorden från rymden, från informationssystem till nya komponenter och instrument.

Små satelliter, inklusive CubeSats, spelar en allt större roll i prospektering, teknik demonstration, vetenskaplig forskning och utbildningsundersökningar vid NASA, inklusive:planetarisk rymdutforskning; Jordobservationer; grundläggande jord- och rymdvetenskap; och utveckla vetenskapliga föregångare som banbrytande laserkommunikation, satellit-till-satellit-kommunikation och autonoma rörelseförmåga.