TEMPO fundamentalmente observará tres contaminantes principales: dióxido de nitrógeno, formaldehído y ozono. El dióxido de nitrógeno es un gas nocivo liberado por la quema de combustible que puede causar dificultades para respirar y exacerbar el asma.

Por otro lado, el formaldehído es un subproducto de la descomposición de los compuestos orgánicos volátiles en la pintura, el pegamento y la nafta, y tiene efectos en la salud que van desde la irritación de los ojos hasta el cáncer. Y si bien el ozono en lo alto de la atmósfera protege a las personas de los rayos ultravioleta del Sol, el ozono a nivel del suelo es uno de los componente principales del esmog, además de ser perjudicial para la vegetación y la salud humana.

Este instrumento medirá la luz solar que se refleja a través de la superficie de la Tierra y por los gases y partículas en la atmósfera. Esa luz reflejada -tanto ultravioleta como visible- se proyecta en un espectrómetro que la separa en diferentes longitudes de onda. Dado que los diferentes gases tienen señales únicas, o espectros distintivos, los científicos pueden estudiar las longitudes de onda de la luz que se absorben y determinar la naturaleza y cantidad de gases que se encuentran en la atmósfera.

Los especialistas de la NASA estuvieron recopilando mediciones de la contaminación del aire desde la órbita terrestre baja durante más de dos décadas. Esos satélites volaron en órbitas polares a unos 760 kilómetros (470 millas) por encima de la superficie y realizan observaciones de la mayoría de los lugares del planeta aproximadamente una vez al día.

TEMPO y el satélite en el que viaja volarán a la misma velocidad a la que rota la Tierra y en un punto fijo sobre el ecuador, en una posición conocida como órbita geoestacionaria. Combinada con la ubicación del satélite en el hemisferio occidental, permitirá que el instrumento se centre en América del Norte, escaneando desde la costa este hasta la costa oeste y proporcionando mediciones detalladas de todo el continente durante las horas del día.

TEMPO se unirá al instrumento espectrómetro de monitoreo ambiental geoestacionario (GEMS, por sus siglas en inglés), a bordo del satélite GEO-KOMPSAT-2B de Corea del Sur, y al próximo satélite Sentinel 4 de la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés) para formar una constelación más grande de satélites que también monitorearán la calidad del aire en Europa y Asia.