El satélite a lanzar tiene tres partes principales: un radar, un radiómetro y la antena de malla giratoria más grande jamás desplegada en el espacio.
Los datos reunidos ayudarán a predecir las condiciones del tiempo, las inundaciones, las sequías, el rendimiento de las cosechas y los deslizamientos de tierra; todo desde el espacio exterior.
A los instrumentos de detección remota se los llama "activos" cuando emiten sus propias señales y "pasivos" cuando registran señales que ya existen. El instrumento científico de la misión posee un sensor de cada tipo para reunir las mediciones más exactas y de mayor resolución que jamás se han tomado de la humedad del suelo; una pequeña fracción del agua de la Tierra que tiene un efecto desproporcionadamente grande sobre las condiciones meteorológicas y también sobre la agricultura.
Para permitir que la misión alcance el nivel de exactitud necesario mientras cubre el globo cada tres días, más o menos, los ingenieros del SMAP en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, ubicado en Pasadena, California, diseñaron y construyeron la antena giratoria más grande que podría guardarse en un espacio de sólo 30 por 120 centímetros para el lanzamiento. El disco mide 6 metros de diámetro.
Como el lazo de un vaquero, la antena se une en un costado a un brazo con un gancho en el codo. Gira alrededor del brazo a unas 14 revoluciones por minuto (una rotación completa cada cuatro segundos).
Aunque la antena debe caber durante el lanzamiento en un espacio no mayor al de un cesto de basura alto, tiene que desplegarse de manera muy precisa, de modo que la forma superficial de la malla sea exacta dentro de aproximadamente unos pocos milímetros (una octava parte de una pulgada).
El disco de malla está bordeado por un anillo de soportes de grafito liviano que se estiran y se abren como una puerta para bebés cuando se tira de un solo cable, desplegando así la malla.
El radar del SMAP utiliza la antena para transmitir las microondas hacia la Tierra y recibir las señales que regresan, lo cual se llama retrodifusión. Las microondas penetran unas pocas pulgadas o más en el suelo antes de rebotar. Los cambios en las propiedades eléctricas de las microondas que regresan señalan cambios en la humedad del suelo y también dicen si el suelo está congelado o no. Mediante el uso de una técnica compleja, llamada procesamiento de radar de apertura sintética, el radar puede producir imágenes muy nítidas con una resolución de uno a tres kilómetros (media milla a milla y media).
El radiómetro del SMAP detecta diferencias en las emisiones naturales de microondas de la Tierra que son causadas por el agua en el suelo. Con el fin de abordar un problema que ha obstaculizado seriamente las misiones anteriores que utilizaron este tipo de instrumento para el estudio de la humedad del suelo, los diseñadores de la NASA construyeron uno de los más sofisticados sistemas de procesamiento de señales jamás creado para un instrumento científico.
El problema es la interferencia de radiofrecuencia. Las longitudes de onda de las microondas que SMAP utiliza están oficialmente reservadas para uso científico, pero las señales en longitudes de onda cercanas que se utilizan para el control del tráfico aéreo, los teléfonos celulares y otros propósitos, se propagan a las longitudes de onda del SMAP de forma imprevisible. El procesamiento convencional de señales promedia los datos durante un período prolongado, lo cual significa que incluso una breve ráfaga de interferencia sesga el registro para ese período. Los ingenieros del centro Goddard idearon una nueva forma de eliminar sólo los segmentos pequeños de interferencia real, dejando mucho más de las observaciones intactas.
SMAP será la quinta misión científica de la NASA en la Tierra que se ha lanzado en los últimos 12 meses.