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    La pequeña nave espacial de la NASA produce el primer mapa global de nubes de hielo de 883 gigahercios

    El IceCube del tamaño de una hogaza de pan se desplegó desde la Estación Espacial Internacional en mayo. Un mes despues, inició operaciones científicas recopilando datos globales sobre las nubes de hielo atmosféricas en longitudes de onda submilimétricas. Crédito:NASA

    Un satélite del tamaño de una hogaza de pan ha producido el primer mapa del mundo de la distribución global del hielo atmosférico en la banda de 883 Gigahercios. una frecuencia importante en la longitud de onda submilimétrica para estudiar el hielo de las nubes y su efecto en el clima de la Tierra.

    IceCube, la diminuta nave espacial que se desplegó desde la Estación Espacial Internacional en mayo de 2017, ha demostrado en el espacio un radiómetro comercial de 883 Gigahertz desarrollado por Virginia Diodes Inc., o VDI, de Charlottesville, Virginia, bajo un contrato de investigación innovadora para pequeñas empresas de la NASA. Es capaz de medir las propiedades críticas del hielo de las nubes atmosféricas a altitudes de entre 3 y 9 millas (5 a 15 km).

    Los científicos de la NASA fueron pioneros en el uso de bandas de longitud de onda submilimétricas, que se encuentran entre el microondas y el infrarrojo en el espectro electromagnético, sentir las nubes de hielo. Sin embargo, hasta IceCube, estos instrumentos habían volado únicamente a bordo de aviones de investigación de gran altitud. Esto significaba que los científicos podían recopilar datos solo en las áreas sobre las que volaba la aeronave.

    "Con IceCube, Los científicos ahora tienen un sistema de radiómetro submilimétrico en funcionamiento en el espacio a un precio comercial, "dijo Dong Wu, un científico e investigador principal de IceCube en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Más importante, proporciona una visión global de la distribución de la nube y el hielo de la Tierra ".

    La detección de hielo en las nubes atmosféricas requiere que los científicos desplieguen instrumentos sintonizados en una amplia gama de bandas de frecuencia. Sin embargo, es particularmente importante volar sensores submilimétricos. Esta longitud de onda llena un vacío de datos significativo en la troposfera media y superior, donde las nubes de hielo a menudo son demasiado opacas para que los sensores infrarrojos y visibles puedan penetrar. También revela datos sobre las partículas de hielo más pequeñas que no se pueden detectar claramente en otras bandas de microondas.

    El desafío técnico

    El mapa de IceCube es el primero de su tipo y es un buen augurio para futuras observaciones espaciales de nubes de hielo globales utilizando tecnología de ondas submilimétricas. dijo Wu, cuyo equipo construyó la nave espacial utilizando fondos del programa de Validación de Tecnologías de Ciencias de la Tierra (In-Space Validation of Earth Science Technologies, InVEST) de la Oficina de Tecnología de Ciencias de la Tierra (ESTO) de la NASA y la Iniciativa CubeSat de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA. El desafío del equipo era asegurarse de que el receptor comercial fuera lo suficientemente sensible como para detectar y medir el hielo de las nubes atmosféricas utilizando la menor potencia posible.

    Por último, la agencia quiere infundir este tipo de receptor en un radiómetro de imágenes de nubes de hielo para los ecosistemas de nubes de aerosol propuestos por la NASA, o ACE, misión. Recomendado por el Consejo Nacional de Investigación, ACE evaluaría diariamente la distribución global de las nubes de hielo, que afectan la emisión de energía infrarroja de la Tierra al espacio y su reflejo y absorción de la energía del Sol en áreas amplias. Antes de IceCube, este valor era muy incierto.

    El investigador principal de IceCube, Dong Wu, se propuso hacer una demostración de un radiómetro comercial de 883 Gigahercios en el espacio, pero terminó obteniendo mucho más:el primer mapa de nubes de hielo del mundo en esa frecuencia. Aquí se le representa sosteniendo el instrumento. Crédito:NASA

    "Dice mucho que nuestros científicos estén haciendo ciencia con una misión que se suponía principalmente era demostrar tecnología, "dijo Jared Lucey, uno de los ingenieros de instrumentos de IceCube. Fue uno de los pocos científicos e ingenieros de Goddard y la instalación de vuelo Wallops de la NASA en Virginia que desarrolló IceCube en solo dos años. "Cumplimos con los objetivos de nuestra misión y ahora todo lo demás es una bonificación, " él dijo.

    Varias lecciones aprendidas

    Además de demostrar observaciones de ondas submilimétricas desde el espacio, el equipo obtuvo información importante sobre cómo desarrollar de manera eficiente una misión CubeSat, Determinar qué sistemas hacer redundantes y qué pruebas renunciar debido a fondos limitados y un cronograma corto. dijo Jaime Esper, Diseñador de sistemas de misión de IceCube y gerente de proyectos técnicos en Goddard.

    "No fue una tarea fácil, "dijo Negar Ehsan, Cable del sistema de instrumentos de IceCube. "Fue un proyecto de bajo presupuesto" que requirió que el equipo desarrollara una unidad de prueba de ingeniería y un modelo de vuelo en un período de tiempo relativamente corto. A pesar de los desafíos, el equipo entregó el instrumento proporcionado por VDI a tiempo y dentro del presupuesto. "Demostramos por primera vez observaciones de 883 Gigahercios en el espacio y demostramos que el sistema proporcionado por VDI funciona correctamente, ", dijo." Fue gratificante ".

    El equipo utilizó componentes comerciales listos para usar, incluido el radiómetro de VDI. Los componentes procedían de varios proveedores comerciales y no siempre funcionaban juntos de forma armoniosa. requiriendo ingeniería. El equipo no solo integró el radiómetro a la nave espacial, sino que también construyó sistemas de apoyo en tierra de naves espaciales y condujo vacío térmico, vibración, y pruebas de antenas en Goddard y Wallops.

    "IceCube no es perfecto, "Wu concedió, refiriéndose a ruido o errores leves en los datos del radiómetro. "Sin embargo, podemos hacer una medición científicamente útil. Salimos con muchas lecciones aprendidas de este proyecto CubeSat, y la próxima vez, los ingenieros podrán construirlo mucho más rápidamente ".

    "Este es un modelo de misión diferente para la NASA, "Continuó Wu." Nuestro principal objetivo era mostrar que esta pequeña misión podía realizarse. La pregunta era ¿Podríamos obtener ciencia útil y hacer avanzar la tecnología espacial con un CubeSat de bajo costo desarrollado bajo una asociación gubernamental-comercial efectiva? Creo que la respuesta es si."

    Pequeños satélites, incluidos CubeSats, están desempeñando un papel cada vez más importante en la exploración, demostración de tecnología, investigación científica e investigaciones educativas en la NASA, incluyendo:exploración espacial planetaria; Observaciones de la Tierra; ciencia fundamental de la Tierra y el espacio; y el desarrollo de instrumentos científicos precursores como las comunicaciones láser de vanguardia, comunicaciones de satélite a satélite y capacidades de movimiento autónomo.

    NASA ESTO apoya misiones InVEST como IceCube y tecnologías en los centros de la NASA, industria y academia para desarrollar, perfeccionar y demostrar nuevos métodos para observar la Tierra desde el espacio, desde los sistemas de información hasta los nuevos componentes e instrumentos.


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