ICESat-2 laser brænder for første gang, måler Antarktis højde

Laserinstrumentet, der lancerede i kredsløb i sidste måned ombord på NASA's Ice, Sky og land Elevation Satellite-2 (ICESat-2) affyrede for første gang 30. september. Med hver af sine 10, 000 pulser i sekundet, instrumentet sender 300 billioner grønne fotoner af lys til jorden og måler rejsetiden for de få, der vender tilbage:Metoden bag ICESat-2's mission med at overvåge Jordens skiftende is. Om morgenen den 3. oktober, satellitten returnerede sine første højdemålinger på tværs af den antarktiske indlandsis.

"Vi ventede alle med ventet åndedrag på, at laserne skulle tænde og se de første fotoner vende tilbage, "sagde Donya Douglas-Bradshaw, projektleder for ICESat-2's eneste instrument, kaldet Advanced Topographic Laser Altimeter System, eller ATLAS. "At se alt arbejde sammen i koncert er utroligt spændende. Der er mange bevægelige dele, og det er demonstrationen på, at det hele fungerer sammen."

ICESat-2 blev lanceret den 15. september for præcist at måle højder, og hvordan de ændrer sig over tid. Det gør det ved at timing, hvor lang tid det tager individuelle fotoner at forlade satellitten, reflektere fra overfladen, og vende tilbage til modtagerteleskopet på satellitten. ATLAS -instrumentet kan tidsbestemme fotoner med en præcision på mindre end en milliarddel af et sekund, som gør det muligt for missionen at opdage små ændringer i planetens iskapper, gletsjere og havis.

Når ICESat-2 var i rummet, ATLAS -teamet ventede med at tænde laserne i cirka to uger for at tillade jordiske forureninger eller gasser at forsvinde.

"Det er meget kritisk, når du affyrer laserne, at du ikke har forurenende stoffer, fordi du kan beskadige optikken, "Sagde Douglas-Bradshaw." Fjorten dage er langt ud over den tid, der er nødvendig til det, men vi ville være i sikkerhed. "

I løbet af de to uger, ICESat-2-driftsteamet tændte og testede de forskellige systemer og undersystemer i rumfartøjet og instrumentet, og affyrede thrustere for at begynde at placere satellitten i sin sidste polarbane, cirka 500 kilometer over Jorden.

Inden laseren overhovedet blev tændt, imidlertid, holdet ventede spændt på endnu en milepæl, Sagde Douglas-Bradshaw. Døren, der beskyttede teleskopet og detektorelementerne under opsendelsen, måtte åbnes. Holdet havde to chancer for at frigive en af ​​to fjederbelastede stifter for at åbne døren. Dette blev succesfuldt opnået den 29. september.

Den følgende dag, det var laserens tur. Ingeniørteamet havde arbejdet med operationsteamet, der styrer instrumentet i kredsløb, så kommandoerne var klar til at gå - først tænde laseren selv, venter på at det skal varme op, og derefter udstede kommandoer for at sætte det i brandtilstand.

Laserens energiniveauer sprang op, og enheden, der starter ATLAS sofistikerede stopur, var aktiv - to forskellige, uafhængige indikatorer på, at laseren skød væk.

"Vi var alle utroligt begejstrede og glade, alle tog billeder af skærmene, der viste datagrunde, "Sagde Douglas-Bradshaw." Nogen bemærkede:'Nu har vi en mission, nu har vi et instrument. '"

Tre dage senere, ICESat-2-teamet havde det første segment af højde data, taget, da satellitten fløj over Antarktis.

Computerprogrammører var oppe hele natten og analyserede breddegraden, længdegrad og højde repræsenteret af hver foton, der vendte tilbage til ATLAS -instrumentet - og kl. Tom Neumann, ICESat-2 stedfortræder projektforsker, var sms -skærmbilleder af højde data til resten af ​​teamet.

"Det var fedt, "Neumann sagde." At have det i rummet, og ikke bare simulere data på jorden, er fantastisk. Dette er ægte lys, der gik fra ATLAS til Jorden og tilbage igen. "

Når forskere analyserer de foreløbige ICESat-2-data, de undersøger, hvad der kaldes en "fotonsky, "eller et plot af hver foton, som ATLAS registrerer. Mange af punkterne på en fotonsky er fra baggrundsfoton - naturligt sollys reflekteret fra Jorden i nøjagtig samme bølgelængde som laserfotoner. Men ved hjælp af computerprogrammer, der analyserer dataene , forskere kan udtrække signalet fra støjen og identificere højden på jorden nedenfor.

Den første fotonsky genereret af ICESat-2 viser en strækning af højdemålinger fra det østlige Antarktis, passerer tæt på Sydpolen på en breddegrad på 88 grader syd, fortsætter derefter mellem Thwaites Glacier og Pine Island Glacier i West Antarctica.

Næste op til ICESat-2 er en række procedurer til optimering af instrumentet, Neumann sagde, herunder test for at sikre, at laseren peger i den nøjagtigt korrekte vinkel og laser med den præcis korrekte bølgelængde for at tillade så mange fotoner som muligt at ramme detektoren.

"Det vil tage et par uger mere, " han sagde, "men cirka en måned efter lanceringen begynder vi forhåbentlig med at få nogle fremragende videnskabelige data tilbage."