Un concept artistico mostra la navicella spaziale CloudSat della NASA in orbita sopra la Terra. Lanciato nel 2006, ha fornito il primo studio al mondo sulle proprietà delle nuvole prima di essere disattivato nel marzo 2024, alla fine del suo ciclo di vita. Credito: NASA/JPL
Per quasi due decenni, il suo potente radar ha fornito dettagli senza precedenti sulle nuvole e ha contribuito a far avanzare le previsioni meteorologiche e climatiche globali.
CloudSat, a NASA La missione che ha scansionato gli uragani, contato i tassi di nevicate in tutto il mondo e ottenuto altri primati meteorologici e climatici ha terminato le operazioni. Originariamente proposta per una missione di 22 mesi, la navicella spaziale è stata recentemente dismessa dopo quasi 18 anni di osservazione della struttura verticale e del contenuto di ghiaccio e acqua delle nuvole.
Come previsto, il veicolo spaziale – che ha raggiunto la fine della sua vita utile e non è più in grado di condurre osservazioni regolari – è stato messo il mese scorso in un’orbita che porterà alla sua disintegrazione nell’atmosfera.
Il CloudSat della NASA ha sorvolato l’uragano Bill vicino alla costa orientale degli Stati Uniti nell’agosto 2009, catturando dati dall’occhio della tempesta di categoria 4. Questa coppia di immagini mostra una vista dal satellite Aqua dell’agenzia (in alto) e la struttura verticale delle nubi misurate dal radar CloudSat (in basso). Credito: Jesse Allen, Osservatorio della Terra della NASA
Tecnologia radar rivoluzionaria
Quando è stato lanciato nel 2006, il radar di profilazione delle nuvole della missione è stato il primo radar con lunghezza d’onda di 94 GHz (banda W) a volare nello spazio. Mille volte più sensibile dei tradizionali radar meteorologici terrestri, ha fornito una nuova visione delle nuvole: non come immagini piatte su uno schermo ma come fette 3D di atmosfera irte di ghiaccio e pioggia.
Per la prima volta, gli scienziati sono stati in grado di osservare insieme nuvole e precipitazioni, ha affermato Graeme Stephens, il ricercatore principale della missione presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California. “Senza le nuvole, gli esseri umani non esisterebbero, perché forniscono l’acqua dolce di cui la vita come la conosciamo ha bisogno”, ha affermato. “A volte li chiamiamo piccoli diavoletti intelligenti a causa delle loro proprietà sconcertanti. Le nuvole sono un enigma quando si tratta di prevedere il cambiamento climatico.
In questa animazione, il radar di CloudSat cattura l’uragano Maria mentre si intensificava rapidamente nell’Oceano Atlantico nel settembre 2017. Le aree ad alta riflettività, mostrate in rosso e rosa, si estendono per oltre 15 chilometri di altezza, indicando che vengono attirate grandi quantità di acqua verso l’alto nell’atmosfera. Credito: NASA/JPL-Caltech/ACEI
Le nuvole hanno a lungo custodito molti segreti. Prima di CloudSat, non sapevamo con quale frequenza le nuvole producessero pioggia e neve su scala globale. Dal suo lancio, abbiamo anche fatto molta strada per comprendere come le nuvole siano in grado di raffreddare e riscaldare l’atmosfera e la superficie, nonché come possano causare il ghiaccio degli aerei.
I dati CloudSat hanno ispirato migliaia di pubblicazioni di ricerca e continuano ad aiutare gli scienziati a fare scoperte chiave, tra cui la quantità di ghiaccio e acqua che le nuvole contengono a livello globale e in che modo, intrappolando il calore nell’atmosfera, le nuvole accelerano lo scioglimento dei ghiacci in Groenlandia e in altri paesi. i poli.
Resisti alla tempesta
Nel corso degli anni, CloudSat ha sorvolato potenti sistemi temporaleschi con nomi come Maria, Harvey e Sandy, sbirciando sotto i loro cirri vorticosi. Il suo radar di profilazione delle nuvole eccelleva nel penetrare gli strati nuvolosi per aiutare gli scienziati a esplorare come e perché i cicloni tropicali si intensificano.
Nel corso della vita di CloudSat sono sorti diversi problemi che potrebbero mettere fine alla missione, legati alla batteria del veicolo spaziale e alle ruote di reazione utilizzate per controllare l’orientamento del satellite. Il team CloudSat ha sviluppato soluzioni uniche, tra cui l'”ibernazione” del veicolo spaziale durante le parti di ciascuna orbita in cui non c’è luce del giorno per risparmiare energia e guidarlo con meno ruote di reazione. Le loro soluzioni hanno consentito di continuare le operazioni fino alla disattivazione permanente del Cloud Profiling Radar nel dicembre 2023.
“Il fatto che disponiamo di team dedicati e di talento in grado di fare cose mai fatte prima fa parte della nostra famiglia NASA”, ha affermato Deborah Vane, project manager CloudSat presso JPL. “Ci siamo ripresi da queste anomalie con tecniche che nessuno aveva mai utilizzato prima. »
Satelliti fratelli
CloudSat è stato lanciato il 28 aprile 2006, in tandem con un satellite che trasporta lidar chiamato CALIPSO (abbreviazione di Cloud-Aerosol Lidar e Infrared Pathfinder Satellite Observation). I due veicoli spaziali si sono uniti a una costellazione internazionale di satelliti per il monitoraggio del meteo e del clima in orbita terrestre.
Radar e lidar sono considerati sensori “attivi” perché dirigono raggi di energia verso la Terra – onde radio nel caso di CloudSat e luce laser nel caso di CALIPSO – e misurano come i raggi si riflettono sulle nuvole e sulle particelle fini (aerosol) nell’atmosfera. . Altri strumenti scientifici in orbita utilizzano sensori “passivi” che misurano la luce solare riflessa o la radiazione emessa dalla Terra o dalle nuvole.
Orbitando a meno di un minuto di distanza, CloudSat e CALIPSO hanno fatto il giro del globo in orbite sincrone dal Polo Nord al Polo Sud, attraversando l’equatore nel primo pomeriggio e dopo la mezzanotte tutti i giorni. Le loro impronte radar-lidar sovrapposte attraversano la struttura verticale dell’atmosfera per studiare nubi sottili e spesse, nonché strati di particelle sospese nell’aria come polvere, sale marino, cenere e fuliggine che possono influenzare la formazione delle nuvole.
L’influenza degli aerosol sulle nuvole rimane una questione chiave per le proiezioni del riscaldamento globale. Per esplorare questa e altre domande, il satellite PACE lanciato di recente e le future missioni dell’Osservatorio del Sistema Terra della NASA si baseranno sull’eredità di CloudSat e CALIPSO per una nuova generazione.
“La Terra nel 2030 sarà diversa dalla Terra nel 2000”, ha detto Stephens. “Il mondo è cambiato e il clima è cambiato. Continuando queste misurazioni ci forniranno nuove informazioni sul cambiamento delle condizioni meteorologiche.
Scopri di più sulle missioni
Il progetto CloudSat è gestito per la NASA da JPL. JPL ha sviluppato lo strumento Cloud Profiling Radar con significativi contributi hardware da parte dell’Agenzia spaziale canadese. La Colorado State University fornisce l’elaborazione e la distribuzione di dati scientifici. BAE Systems di Broomfield, Colorado, ha progettato e costruito la navicella spaziale. La US Space Force e il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti hanno contribuito con risorse. Università e centri di ricerca americani e internazionali supportano il team scientifico della missione. Caltech a Pasadena, California, gestisce il JPL per la NASA.
CALIPSO, una missione congiunta della NASA e dell’agenzia spaziale francese CNES (Centre National d’Études Spatiales), ha completato la sua missione nell’agosto 2023.
