Mød NASAs dobbelte rumfartøj på vej til jordens ende

To nye miniature-NASA-satellitter vil begynde at krydse Jordens atmosfære om et par måneder og registrere varme tabt til rummet. Deres observationer fra planetens mest benhårde områder vil hjælpe med at forudsige, hvordan vores is, have og vejr vil ændre sig i lyset af den globale opvarmning.

Omtrent på størrelse med en skoæske, omfatter kubesatellitterne, eller CubeSats, en mission kaldet PREFIRE, en forkortelse for Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment. Udstyret med teknologi bevist på Mars, er deres mål at afsløre hele spektret af varmetab fra Jordens polære områder for første gang, hvilket gør klimamodeller mere nøjagtige.

PREFIRE er udviklet i fællesskab af NASA og University of Wisconsin-Madison med teammedlemmer fra universiteterne i Michigan og Colorado.

Missionen starter med Jordens energibudget. I en planetarisk balanceakt bør mængden af ​​varmeenergi, som planeten modtager fra solen, ideelt set opvejes af den mængde, der udstråler fra jordsystemet ud i rummet. Forskellen mellem indgående og udgående energi bestemmer Jordens temperatur og former vores klima.

Polarområder spiller en nøglerolle i processen og fungerer som Jordens radiatorfinner. Omrøringen af ​​luft og vand, gennem vejr og havstrømme, flytter varmeenergi modtaget i troperne mod polerne, hvor den udsendes som termisk infrarød stråling - den samme type energi, du føler fra en varmelampe. Omkring 60 % af denne energi flyder ud til rummet i langt infrarøde bølgelængder, som aldrig er blevet systematisk målt.

PREFIRE kan lukke det hul. "Vi har potentialet til at opdage nogle grundlæggende ting om, hvordan vores planet fungerer," sagde Brian Drouin, videnskabsmand og stedfortrædende hovedefterforsker for missionen ved NASA's Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien.

"I klimafremskrivninger kommer meget af usikkerheden fra, hvad vi ikke ved om nord- og sydpolen, og hvor effektivt stråling udsendes i rummet," sagde han. "Vigtigheden af ​​den stråling blev ikke indset i meget af rumalderen, men vi ved det nu og sigter efter at måle den."

Med to ugers mellemrum fra New Zealand i maj vil hver satellit bære et termisk infrarødt spektrometer. De JPL-designede instrumenter omfatter specialformede spejle og detektorer til opdeling og måling af infrarødt lys. Lignende teknologi bruges af Mars Climate Sounder på NASAs Mars Reconnaissance Orbiter til at udforske den røde planets atmosfære og vejr.

Miniaturisering af instrumenterne til at passe på CubeSats var en udfordring for PREFIRE-ingeniørteamet. De udviklede et nedskaleret design optimeret til de forholdsvis varme forhold på vores egen planet. Instrumenterne, der vejer mindre end 6 pund (3 kg), foretager aflæsninger ved hjælp af en enhed kaldet et termoelement, svarende til de sensorer, der findes i mange husholdningstermostater.

Ground zero for klimaændringer

For at maksimere dækningen vil PREFIRE-tvillingerne kredse om Jorden langs forskellige stier og overlappe hinanden med få timers mellemrum nær polerne.

Siden 1970'erne er Arktis opvarmet mindst tre gange hurtigere end noget andet sted på Jorden. Vinterhavisen er der skrumpet med mere end 15.900 kvadrat miles (41.200 kvadratkilometer) om året, et tab på 2,6% per årti i forhold til gennemsnittet for 1981-2010. Der sker også en ændring på den modsatte side af planeten:Antarktis iskapper taber masse med en gennemsnitlig hastighed på omkring 150 milliarder tons om året.

Konsekvenserne af disse ændringer er vidtrækkende. Udsving i havisen former polære økosystemer og påvirker havets temperatur og cirkulation. Smeltevand fra kilometertykke iskapper i Grønland og Antarktis er ansvarlig for omkring en tredjedel af stigningen i det globale middelhavniveau siden 1993.

"Hvis du ændrer polarområderne, ændrer du også fundamentalt vejret rundt om i verden," sagde Tristan L'Ecuyer, professor ved University of Wisconsin-Madison og missionens hovedefterforsker. "Ekstreme storme, oversvømmelser, kysterosion - alle disse ting er påvirket af, hvad der foregår i Arktis og Antarktis."

For at forstå og projektere sådanne ændringer bruger forskere klimamodeller, der tager højde for mange fysiske processer. At køre modellerne flere gange (hver gang under lidt forskellige forhold og forudsætninger) resulterer i et ensemble af klimafremskrivninger. Antagelser om usikre parametre, såsom hvor effektivt polerne udsender termisk stråling, kan påvirke projektionerne betydeligt.

PREFIRE vil levere nye data om forskellige klimavariabler, herunder atmosfærisk temperatur, overfladeegenskaber, vanddamp og skyer. I sidste ende vil mere information give en mere præcis vision af en verden i forandring, sagde L'Ecuyer.

"Når vores klimamodeller konvergerer, begynder vi virkelig at forstå, hvordan fremtiden kommer til at se ud i Arktis og Antarktis," tilføjede han.

Leveret af NASA