Hur mycket vatten skvalpar runt i jordens sjöar, floder, och hav? Och hur förändras den siffran över tiden? Det kommande Surface Water and Ocean Topography (SWOT)-uppdraget planerar att ta reda på det. Inriktar sig på ett lanseringsdatum sent 2022, den här satelliten i SUV-storlek kommer att mäta höjden på jordens vatten. SWOT kommer att hjälpa forskare att förstå och spåra volymen och platsen för vatten – en ändlig resurs – runt om i världen, gör NASA:s första verkligt globala undersökning av planetens ytvatten.

Data kommer att hjälpa till att övervaka förändringar i översvämningsslätter och våtmarker, mäta hur mycket sötvatten som rinner in i och ut ur jordens sjöar och floder och tillbaka till havet, och spåra regionala förändringar i havsnivån på skalor som aldrig tidigare skådats. Det kommer att ge information om småskaliga havsströmmar som kommer att stödja marina operationer i realtid som påverkas av tidvatten, strömmar, stormsvallvåg, sedimenttransport, och vattenkvalitetsproblem. Och informationen som SWOT samlar in kommer också att ge, för första gången, globala observationsbevis på hur cirkulära strömmar – kallade virvlar – bidrar till förändringar i havet, till exempel dess energi- och värmelagring, samt hur kol rör sig genom den marina miljön.

Men innan uppdraget kan göra allt det, ingenjörer och tekniker måste bygga färdigt rymdfarkosten. Nyttolasten som kommer att bära de vetenskapliga instrumenten för denna rejäla satellit tar form i ett rent rum på NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien, där rigorösa tester pågår. Sen i slutet av juni, den reser till Frankrike, där ingenjörer och tekniker från den franska rymdorganisationen Centre National d'Etudes Spatial (CNES), deras huvudentreprenör Thales Alenia Space, och JPL kommer att slutföra bygget och förbereda satelliten för leverans till dess Kaliforniens uppskjutningsplats vid Vandenberg Air Force Base.

JPL Project Manager Parag Vaze (uttalas vah-zay) är central för att säkerställa att överlämnandet till sin CNES-motsvarighet Thierry Lafon går smidigt. Ingenjör till utbildning, Vaze har arbetat med jordsatellituppdrag i 25 år på JPL. Han har varit projektledare för flera uppdrag som mäter havsnivån, inklusive Jason-2, Jason-3, och Sentinel-6 Michael Freilich-satelliten, som lanserades i låg omloppsbana om jorden i november förra året medan SWOT genomgick montering på JPL.

SWOT är en stor satellit med stora ambitioner och en krävande tidslinje. Vaze satte sig för att svara på frågor om det viktiga arbete som väntade.

Vad fascinerar dig mest med SWOT?

Jag tror att sötvattensaspekten av uppdraget fascinerar mig mest. Havsvetenskapen är helt avgörande för att förstå vad som händer med jorden på medellång till lång sikt med klimatförändringar och havsnivåhöjning. Men jag kommer ursprungligen från Indien, och jag har personligen sett svårigheterna med att få rent färskvatten till människor. Jag tror i mitt hjärta att det kommer att bli nästa århundrades utmaning – till och med mer än att hitta olje- och energialternativ.

Hur kommer SWOT att hjälpa till att hantera den utmaningen?

Först, För att förstå ett problem krävs information. Det finns miljontals sjöar och floder på jorden som är bra källor till sötvatten, men vi har ingen riktig konsekvent information om dem. Merparten av den information som människor har kommer från markbaserade instrument i befolkade områden.

Att kunna mäta dessa sjöar och floder inte bara i befolkade områden konsekvent, men även de inom andra områden som inte mäts alls kommer att hjälpa till med vetenskapen. Och det kan också hjälpa till att hitta ytterligare färskvattenkällor. SWOT kommer att samla in information om vattenförekomster över hela världen, och denna information kommer att vara fritt tillgänglig för alla som behöver den.

SWOT kommer att tillhandahålla otroligt högupplösta data om planetens ytvatten. Vilka verktyg kommer den att använda för att göra det?

Vi har huvudinstrumentet, Ka-bands radarinterferometer [KaRIn], vilket är nytt. Den studsar radarpulser från vattenytan och tar emot retursignalerna med två olika antenner samtidigt. Detta gör att vi kan triangulera höjden på vattenytan. Detta är en högupplöst radar som kommer att kunna "se" floder och andra små vattenkroppar på jordens yta. Antennerna, som sticker ut cirka 5 meter på vardera sidan av satelliten, kommer att låta oss täcka cirka 50 kilometer av jordens yta till höger och 50 kilometer till vänster om rymdfarkosten.

Det finns också en höjdmätare som tittar rakt ner och mäter höjden på havets yta. Detta instrument liknar höjdmätare vi har på satelliter som Jason-3 och Sentinel-6 Michael Freilich. Vi har detta mer traditionella instrument ombord för att möjliggöra korsvalidering med KaRIn-data.

Vi har även en radiometer. Vattenånga i atmosfären påverkar utbredningen av radarpulser från höjdmätaren eller KaRIn, som kan kasta av sig ythöjdsmåtten. En radiometer låter oss korrigera för detta genom att mäta mängden vattenånga mellan rymdfarkosten och jordens yta.

Sedan har vi några precisionsinstrument för orbitalpositionering – inklusive ett globalt positionssystem – som berättar var satelliten är geolokaliserad i rymden. Det är de vetenskapliga instrumenten.

Det låter som att du kommer att generera mycket information. Hur mycket data pratar vi om, och hur ska SWOT hantera det hela?

Vi försöker ta data 24 timmar om dygnet, sju dagar i veckan. Så totalt sett, vi planerar att nedlänka ungefär en terabyte data varje dag. Vi har behövt göra ett par tillägg till nyttolasten för att hantera all denna information. Vi bearbetar ombord – inte bara komprimering utan faktisk bearbetning av havsdata – för att hjälpa till att hantera de enorma mängder data som satelliten skickar tillbaka till oss. Och vi har också ett unikt X-bands nedlänkssystem som kan överföra mer än 620 megabit per sekund.

Hur mycket arbete går åt till att bygga en sådan här rymdfarkost?

SWOT började bli verklighet runt 2010, och det har sedan dess ökat till hundratals ingenjörer och forskare som arbetar i USA och Europa, av vilka några har investerat en betydande del av sina karriärer i detta projekt. Teamen har fått arbeta sig igenom många banbrytande utvecklingsutmaningar, inte bara på satelliten utan på marksystem och algoritmer.

Många av uppdragen du har arbetat med har genomförts med internationella partners. Den här inkluderar CNES såväl som Canadian Space Agency och Storbritanniens rymdorganisation. Varför har den här typen av samarbete varit en så stor del av ditt arbete?

Planera, verkställande, och att finansiera den här typen av uppdrag är en riktigt stor strävan, och det kräver engagemang och tillit. Vi har lyckats med detta eftersom vi kan dela bördan och risken. Och vi har kunnat göra det eftersom behovet av den typ av information som dessa satelliter samlar in har uttryckts över hela världen. Problemen de kommer att hjälpa till att ta itu med är globala frågor, inte bara sådana som bara händer på platser som Nordamerika eller Europa eller Afrika.

Hur är det med uppdraget som håller dig vaken på natten?

Allting och ingenting. Varje dag för med sig många och olika uppsättningar av utmaningar, många som jag inte förutser, även med många års erfarenhet. Men, Jag kan sova eftersom jag vet att vi har extremt begåvade och hängivna människor som arbetar tillsammans för att övervinna vad vi än står inför.