NASA-team bygger CubeSat-kompatibelt aerosoldetekteringsinstrument

Et NASA -team har bygget et miniaturiseret instrument, der vil måle mere omfattende end eksisterende instrumenter pletterne af naturligt forekommende og menneskeskabte stoffer i luften, der kan påvirke menneskers sundhed og klima negativt.

Før instrumentet – Multi-Angle Stratospheric Aerosol Radiometer (MASTAR) – er klar til primetime, imidlertid, det vil først slå en tur på en videnskabelig ballon i høj højde for at demonstrere dens ydeevne i et suborbitalt miljø, 19 miles over jordens overflade. Der søges stadig efter en flyvetur.

Når MASTAR er færdig med sin test, teamet, der bygger instrumentet, ønsker at flyve det ombord på en konstellation af små, relativt billige CubeSats at samle samtidigt, flerpunktsmålinger af disse allestedsnærværende pletter af stof, også kaldet aerosolpartikler eller aerosoler for korte, som kan findes i luften over oceanerne, ørkener, bjerge, skove, is og alle økosystemer derimellem.

"Det er vigtigt økonomisk at vide, hvor [aerosoler er på vej]. Målinger fra et enkelt sted på jorden vil ikke give dig den information, du har brug for, " sagde Matt DeLand, en videnskabsmand med videnskabssystemer og applikationer, Inc., der leder teamet ved at udvikle MASTAR på NASAs Goddard Space Flight Center. "At flyve disse instrumenter på flere rumfartøjer ville give os de globale målinger, vi har brug for."

Aerosoler:Det gode, det onde og det grimme

På trods af deres lille størrelse, aerosoler har stor indvirkning, både dårligt og godt, på jordens klima og menneskers sundhed.

Omkring 90 procent af aerosoler har naturlig oprindelse. Vulkaner og skovbrande injicerer enorme mængder aske og delvist forbrændt organisk kulstof, henholdsvis, op i luften. En gang i Jordens øvre atmosfæriske lag, stratosfæren, disse aerosoler kan holde i måneder, skabe problemer for kommercielle flyselskaber, for eksempel, at sejle i store højder. Islands vulkanudbrud i Eyjafjallajökull i 2010, kostet flyindustrien 2,6 milliarder dollars på grund af aflyste eller omdirigerede fly.

De resterende 10 procent af aerosoler kommer fra biler, forbrændingsanlæg, smelteværker og kraftværker, samt fra skovrydning, overgræsning, tørke og overdreven kunstvanding. I fællesskab, de skaber den forurening og den dårlige luftkvalitet, der er særligt skadelig for dem med luftvejssygdomme.

Selvom aerosoler kan påvirke menneskers sundhed og kommercielle virksomheder negativt i lavere højder, de giver en fordel i højere højder. De reflekterer sollys tilbage i rummet, i det væsentlige at kaste et køletæppe over planeten. Dette opvejer noget af den globale opvarmning forårsaget af stigende drivhusgasser, der fanger varme ved overfladen. I betragtning af deres evne til at afkøle planeten, geoingeniører har postuleret at injicere aerosoler i atmosfæren som en måde at minimere global opvarmning.

MASTAR var inspireret af Ozone Mapping and Profiling Suite (OMPS) Limb Profiler, et af tre instrumenter, der udgør en række instrumenter, der flyver på rumfartøjet Suomi NPP, en fælles mission mellem NASA og National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Lanceret i 2011, Suomi NPP er forløberen for et næste generations jordobservationssystem designet til at studere langsigtede klimaændringer.

MASTARs fordele

MASTAR tilbyder to forskellige fordele i forhold til sine større pårørende:dens flere betragtningsvinkler, hvilket ville give videnskabsmænd en mere omfattende redegørelse for typen og fordelingen af ​​aerosoler i stratosfæren set langs Jordens horisont; og dens lille størrelse, ideel til at flyve på en lille CubeSat platform, Sagde DeLand.

I modsætning til Limb Profiler, som observerer langs Jordens horisont ved at se baglæns bag Suomi NPP -rumfartøjet, når det kredser om Jorden, MASTAR vil indsamle målinger fra otte positioner, eller åbninger, ser frem til, bagud og langs siderne. Lyset, det samler fra disse otte blændeåbninger, rettes via små linser og et konisk spejl til instrumentets detektor.

"Vi kigger i flere retninger, " sagde DeLand. "Aerosoler reflekterer bedre fra nogle vinkler."

For at opfylde målet om at samle multi-point, samtidige målinger via CubeSats ofte ikke større end et brød, DeLand og hans team måtte skrumpe instrumentets størrelse. Den passer på en 3U CubeSat, som måler cirka 10,16 cm på en side og 30,48 cm i længden. Med yderligere ESTO support, holdet er ved at udvikle hus og kuldebestandig software til at betjene instrumentet i et nærrumsmiljø under ballonflyvningen.

Andre applikationer

DeLand mener, at MASTAR i sidste ende kan bruges til andre videnskabelige undersøgelser. "Med en lille ændring af instrumentet, vi kunne måle vanddamp og andre egenskaber, "sagde han." Der er mere end én applikation til dette instrument. "