Ny atmosfære vind-/temperatursensor for at forbedre vejrudsigten i rummet

Globale vind- og temperaturmålinger i den nedre termosfære (100-150 km over Jorden) er de to vigtigste variabler, der er nødvendige for præcist at forudsige rumvejr og klimaændringer. En innovativ teknik udvikles i fællesskab af Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, GSFC, og JPL for at foretage disse målinger ved hjælp af den atomare oxygenemission ved 2,06 THz (145 μm).

En ny sensor, kaldet TeraHertz Limb Sounder (TLS), vil foretage disse kritiske målinger under en lang række observationsforhold (f.eks. dag og nat, med og uden nordlys til stede) fra et lavt kredsløb om Jorden. Ikke alene vil TLS-målinger gøre det muligt for forskere at studere neutral atmosfæres interaktioner med ionosfæren og magnetosfæren ovenfor, de vil forbedre vores grundlæggende forståelse af mekanismerne og virkningerne i Jordens øvre atmosfære og andre planet- og stjerneatmosfærer. Dataene vil også hjælpe forskere med at forstå, hvordan den øvre atmosfære påvirkes af solvariabilitet (dvs. stråling, magnetiserede solvinde, og energiske partikler) og lavere atmosfæriske forstyrrelser - kritiske geofysiske processer, der påvirker talrige rumvejrfænomener, der udgør farer for rumfartøjer, mennesker i rummet, og teknologisk infrastruktur på jorden.

TLS-instrumentet er aktiveret af en højfølsom galliumarsenid (GaAs)-diodebaseret heterodynmodtager, der fungerer ved stuetemperatur. I 2016 holdet udviklede den højfrekvente Schottky-diode vist på forrige side, som blander det indkommende signal fra 2,06 THz ned til et mellemfrekvensbånd for at måle spektrale emissionstræk fra atomart oxygen i atmosfæren. Denne avancerede mixerteknologi kan bruges til at bygge kompakte, lavmasse- og laveffektinstrumenter til NASAs små satellitmissioner.

TLS-udvikling vil modnes og optimere en støjsvag, højfølsom THz-modtager til at fremme heliofysisk videnskab i fremtidige rumvejrmissioner med reducerede omkostninger og tidsplanrisici. Denne udviklingsindsats fokuserer på integration af modtagersystemet, optimering, og demonstration af nøgleundersystemets ydeevne. Dette THz-modtagersystem er designet til at fungere ved en omgivende temperatur i rummet ved hjælp af passive radiatorer, dermed fjerner behovet for en dedikeret ressourcekrævende kryokøler.

I 2016 holdet gennemførte udviklingen af ​​TLS-modtagerkonceptet og med succes designet og fremstillet Schottky-diodemixeren. Igangværende forskning er fokuseret på at bygge et modelprototypeinstrument og foretage modtagerfølsomhedsmålinger for at verificere modtagerens ydeevne.