NASA正在發射一種原型儀器，它可以使監測火山活動和空氣質量變得更加容易。棲息在距離地球表面約300英里（480公里）的CubeSat上的Nanosat Atmospheric Chemistry Hyperspectral Observation System（簡稱NACHOS）將使用一個緊湊的高光譜成像儀來定位小至0.15平方英里（0.4平方公里）區域的微量氣體來源–約相當於明尼蘇達州的美國商城的大小。
NACHOS是諾斯羅普-格魯曼公司從弗吉尼亞州沃勒普斯島的NASA沃勒普斯飛行設施向國際空間站(ISS)進行的第17次補給任務的一部分。
如果成功的話，NACHOS將是最小、分辨率最高的天基儀器，專門用於監測大氣中的微量氣體如二氧化硫(SO2）和二氧化氮，為未來的地球觀測系統鋪平道路，這不僅有助於預測火山爆發還能監測特定城市、社區、甚至個別發電廠周圍的空氣質量。
“一座剛剛蘇醒的休眠火山可能會在有任何可探測到的地震活動之前排放出SO2，”美能源部洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LANL)空間和遙感小組的研究員和任務負責人Steve Love說，“這使我們有機會在一座可能爆發的火山真正噴發之前識別它。”
來自自然和人為來源的大氣微量氣體為科學家提供了對各種地球系統的獨特見解。如通常由燃燒化石燃料產生的二氧化氮對人類健康產生負面影響並可作為人類活動產生的二氧化碳追蹤器。
Love說道：“當我們認識到這些氣體的存在並能在亞公里範圍內對其來源進行定位時，我們就有機會採取行動並將負面的健康結果降到最低。”
但監測痕量氣體需要有足夠敏感的儀器來收集高分辨率的數據；傳統上，這意味着創造配備一整套強大傳感器的更大衛星。
“有很好的儀器在軌道上收集大氣微量氣體的數據，但它們的生產和維護成本非常高。如果我們想擴大這種科學能力，我們將需要一個更具成本效益的解決方案，”Love說道。
NACHOS只有13磅（6公斤）和18立方英寸（300厘米），完全有資格成為這種解決方案。除了能收集高分辨率數據的超小型高光譜成像儀外，NACHOS還使用了機載處理算法，這些算法既能減少其數據傳輸的大小又能減少將這些傳輸信息傳回地球的時間。
這些算法在小型計算機上運行得特別好，這使得NACHOS擁有大量的計算能力而不增加儀器的尺寸或重量。
Love表示：“更多的功率和更小的重量使NACHOS與眾不同並使其成為未來大氣痕量氣體任務的優秀候選者。”
NACHOS將留在諾斯羅普-格魯曼的“天鵝座”航天器上，直到2022年5月，屆時該航天器將從國際空間站起飛並在貨運航天器重新進入地球大氣層之前將NACHOS放入低地球軌道。Love和他的團隊將在NACHOS開始技術驗證和科學任務之前花三個月的時間調試它。他預計NACHOS將在軌道上停留約一年時間。
Love說道：“這將給我們足夠的時間來驗證我們的儀器設計並收集足夠的測試數據從而確保我們的技術概念是可行的。”
第二台NACHOS儀器將於2022年冬季進入低地球軌道以作為美國國防部空間測試計劃的一部分。
據悉，原型機是通過NASA地球科學技術辦公室的InVEST計劃資助的。