Nye NASA-rumsensorer til at løse vigtige spørgsmål om Jorden

Hvorfor opvarmes Arktis hurtigere end resten af ​​planeten? Varmer eller afkøler mineralstøv atmosfæren? NASA har udvalgt to nye, kreative forskningsforslag til udvikling af små, rumbaserede instrumenter, der vil tackle disse grundlæggende spørgsmål om vores hjemmeplanet og dens miljø. NASA's Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, er en central deltager på begge instrumenter.

Polar Radiant Energy in the Far Infrared Experiment (PREFIRE) vil flyve et par små CubeSat-satellitter for at undersøge en lidt undersøgt del af den strålingsenergi, der udsendes af Jorden, for at finde spor om arktisk opvarmning, tab af havis og isafsmeltning. Tristan L'Ecuyer fra University of Wisconsin, Madison, er hovedefterforsker.

Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT) vil bruge en sensor monteret på ydersiden af ​​den internationale rumstation til at bestemme mineralsammensætningen af ​​naturlige kilder, der producerer støvaerosoler rundt om i verden. Ved at måle i detaljer, hvilke mineraler der udgør støvet, EMIT vil hjælpe med at besvare det væsentlige spørgsmål om, hvorvidt denne type aerosol opvarmer eller afkøler atmosfæren. Robert Green fra JPL er den primære efterforsker.

Disse to instrumenter blev konkurrencedygtigt udvalgt blandt 14 forslag, der blev overvejet under NASAs fjerde Earth Venture Instrument-mulighed. Earth Venture undersøgelser er små, målrettede videnskabelige undersøgelser, der komplementerer NASAs større missioner. Det Nationale Forskningsråd anbefalede i 2007, at NASA påtog sig denne type regelmæssigt opfordrede, videnskabsbaseret, hurtig omstillingsprojekt. Rådets nyligt udgivne tiårsundersøgelse anbefalede fortsættelse af programmet.

"PREFIRE og EMIT gør innovativ brug af teknologier, som først blev udviklet af NASA til planetariske missioner for at løse vigtige, mangeårige spørgsmål om Jorden, " sagde Michael Freilich, direktør for Earth Science Division i NASAs hovedkvarter i Washington.

Arktis hjælper med at regulere Jordens overordnede temperatur ved at udstråle meget af den overskydende energi fra Solen tilbage til rummet, der absorberes på lavere breddegrader. Nuværende satellitinstrumenter registrerer ikke alle bølgelængderne af denne energi, der udstråler fra vores planet. PREFIRE vil udfylde det aktuelle datagab ved langt infrarøde bølgelængder, indsamle information, der vil hjælpe videnskabsmænd med at diagnosticere virkningen af ​​denne udgående stråling på den arktiske regions energibalance.

PREFIRE vil flyve miniaturiserede termiske infrarøde spektrometre på to CubeSat-satellitter, hver på størrelse med et brød. Sensorerne er baseret på teknologi, der tidligere er fløjet på Mars Climate Sounder, et instrument på NASAs Mars Reconnaissance Orbiter. CubeSats vil kredse om Jordens poler for at måle fjerninfrarøde emissioner, og hvordan de ændrer sig i løbet af dagen og over sæsoner. Observationerne vil give forskere mulighed for at vurdere, hvordan ændringer i termiske infrarøde emissioner i toppen af ​​Jordens atmosfære er relateret til ændringer i skydække og overfladeforhold nedenfor, såsom mængden af ​​havis og smeltevand på isens overflade.

PREFIRE-teamet samler ekspertise inden for fjernmåling, Jordsystemmodellering og arktisk is. JPL og Space Dynamics Laboratory of North Logan, Utah, er missionspartnere. JPL er ansvarlig for projektledelse og bygger og leverer instrumentet. Brian Drouin fra JPL er vice-hovedefterforsker, mens JPL's Brian Kahn og Nicole-Jeanne Schlegel er medforskere.

Sammensætningen af ​​luftbårne støvpartikler er stort set ukendt, men det er en kritisk faktor for at afgøre, om mineralbaseret støv har en kølende eller opvarmende effekt på atmosfæren. Forskere har i øjeblikket ikke en global opgørelse over de naturlige mineralkilder til støv, og som et resultat af støvets globale påvirkning af vejret, atmosfærisk cirkulation og andre aspekter af Jordens miljø er ikke veletablerede.

EMITs hyperspektrale instrument vil måle de forskellige bølgelængder af lys, der udsendes af mineraler på overfladen af ​​ørkener og andre støvkilder for at bestemme deres sammensætning. EMIT-sensoren er delvist baseret på NASAs Moon Mineralogy Mapper-instrument ombord på den indiske rumforskningsorganisations Chandrayaan-1 rumfartøj.

EMIT-teamet samler bred ekspertise, der dækker mineralmålinger, jordbundsvidenskab, fjernmåling af overfladeegenskaber og jordsystemmodellering. Projektets modelleringskomponent vil bruge de indsamlede data til at fremme vores forståelse af atmosfærisk støvs rolle i Jordens klima og bedre forudsige, hvordan det kan forventes at ændre sig i fremtiden.

Earth Venture-missioner giver en innovativ tilgang til at adressere jordvidenskabelig forskning med regelmæssige muligheder for at imødekomme nye videnskabelige prioriteter. Missionerne styres af NASAs Earth System Science Pathfinder-program, placeret på NASAs Langley Research Center i Hampton, Virginia, for styrelsens Videnskabsmissionsdirektorat.

De første Earth Venture-instrumenter på vej til rummet forbereder sig til opsendelse inden for det næste år. Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) og ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station (ECOSTRESS) vil måle fordelingen, baldakinhøjder og ændringer i global vegetation fra rumstationen, give indsigt i, hvordan skove og økosystemer påvirkes af ændringer i vandtilgængeligheden og andre miljømæssige og menneskelige faktorer.