Ilustración de ICESat-2. Crédito:Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
El instrumento láser que se puso en órbita el mes pasado a bordo del Ice de la NASA, El satélite Cloud and Land Elevation-2 (ICESat-2) se disparó por primera vez el 30 de septiembre. Con cada uno de sus 10, 000 pulsos por segundo, el instrumento envía 300 billones de fotones verdes de luz al suelo y mide el tiempo de viaje de los pocos que regresan:el método detrás de la misión de ICESat-2 de monitorear el hielo cambiante de la Tierra. En la mañana del 3 de octubre, el satélite devolvió sus primeras medidas de altura a través de la capa de hielo de la Antártida.
"Todos estábamos esperando con la respiración contenida a que los láseres se encendieran y viéramos regresar esos primeros fotones, "dijo Donya Douglas-Bradshaw, el director de proyecto del único instrumento de ICESat-2, llamado Sistema de altímetro láser topográfico avanzado, o ATLAS. "Ver todo trabajar en conjunto es increíblemente emocionante. Hay muchas partes móviles y esta es la demostración de que todo funciona en conjunto".
ICESat-2 se lanzó el 15 de septiembre para medir con precisión las alturas y cómo cambian con el tiempo. Lo hace midiendo el tiempo que tardan los fotones individuales en abandonar el satélite, reflejarse en la superficie, y vuelva al telescopio receptor del satélite. El instrumento ATLAS puede cronometrar fotones con una precisión de menos de una milmillonésima de segundo, lo que permite a la misión detectar pequeños cambios en las capas de hielo del planeta, glaciares y hielo marino.
Una vez que ICESat-2 estuvo en el espacio, El equipo de ATLAS esperó para encender los láseres durante aproximadamente dos semanas para permitir que se disiparan los gases o contaminantes terrestres.
"Es muy importante que cuando disparas los láseres no tengas contaminantes porque podrías dañar la óptica, ", Dijo Douglas-Bradshaw." Catorce días es mucho más que el tiempo necesario para eso, pero queríamos estar a salvo ".
Una visualización de los datos de ICESat-2, llamada nube de fotones, muestra el primer conjunto de medidas de altura del satélite, tomado mientras orbitaba sobre la capa de hielo de la Antártida. Cada punto azul representa un fotón detectado por el instrumento ATLAS. Esta nube de fotones muestra la elevación medida por fotones en el medio de la capa de hielo, siguiendo a lo largo de 6.2 millas (10 kilómetros) de la trayectoria terrestre del satélite, de izquierda a derecha. Los puntos moteados son fotones de fondo de la luz solar, pero la línea azul gruesa es en realidad una concentración de puntos que representan fotones láser que regresaron al satélite ICESat-2. Crédito:Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
Durante esas dos semanas, el equipo de operaciones de ICESat-2 encendió y probó los diversos sistemas y subsistemas de la nave espacial y el instrumento, y dispararon propulsores para comenzar a colocar el satélite en su órbita polar final, aproximadamente 310 millas (500 kilómetros) sobre la Tierra.
Incluso antes de que se encendiera el láser, sin embargo, el equipo esperaba con impaciencia otro hito, Dijo Douglas-Bradshaw. Se tuvo que abrir la puerta que protegía el telescopio y los elementos del detector durante el lanzamiento. El equipo tuvo dos oportunidades de soltar uno de los dos pasadores con resorte para abrir la puerta. Esto se logró con éxito el 29 de septiembre.
Al día siguiente, era el turno del láser. El equipo de ingeniería había estado trabajando con el equipo de operaciones que controla el instrumento en órbita, para que los comandos estuvieran listos para funcionar, primero encendiendo el láser en sí, esperando que se caliente, y luego emitir comandos para ponerlo en modo fuego.
Los niveles de energía láser aumentaron y el dispositivo que inicia el sofisticado cronómetro de ATLAS estaba activo, dos diferentes, indicadores independientes de que el láser estaba disparando.
"Estábamos todos increíblemente emocionados y felices, todos estaban tomando fotografías de las pantallas que mostraban gráficos de datos, ", Dijo Douglas-Bradshaw." Alguien señaló:'Ahora tenemos una misión, ahora tenemos un instrumento '".
Tres días después, el equipo ICESat-2 tenía el primer segmento de datos de altura, tomada cuando el satélite sobrevoló la Antártida.
Los programadores de computadoras estuvieron despiertos toda la noche analizando la latitud, longitud y elevación representadas por cada fotón que regresó al instrumento ATLAS, y a las 6 a.m., Tom Neumann, Científico adjunto del proyecto ICESat-2, estaba enviando capturas de pantalla de los datos de altura al resto del equipo.
"Fue asombroso, ", Dijo Neumann." Tenerlo en el espacio, y no solo simulando datos sobre el terreno, es asombroso. Esta es la luz real que fue de ATLAS a la Tierra y viceversa ".
Cuando los científicos analizan los datos preliminares de ICESat-2, examinan lo que se llama una "nube de fotones, "o un gráfico de cada fotón que detecta ATLAS. Muchos de los puntos en una nube de fotones provienen de fotones de fondo:la luz solar natural reflejada en la Tierra en la misma longitud de onda exacta que los fotones láser. Pero con la ayuda de programas de computadora que analizan los datos , los científicos pueden extraer la señal del ruido e identificar la altura del suelo debajo.
La primera nube de fotones generada por ICESat-2 muestra un tramo de mediciones de elevación desde la Antártida oriental, pasando cerca del Polo Sur en una latitud de 88 grados sur, luego continúa entre el glaciar Thwaites y el glaciar Pine Island en la Antártida occidental.
El siguiente paso para ICESat-2 es un conjunto de procedimientos para optimizar el instrumento, Neumann dijo:incluyendo pruebas para asegurar que el láser esté apuntando al ángulo exactamente correcto y emitiendo el láser a la longitud de onda exactamente correcta para permitir que la mayor cantidad posible de fotones lleguen al detector.
"Tomará un par de semanas más, " él dijo, "pero aproximadamente un mes después del lanzamiento, con suerte, comenzaremos a recuperar algunos datos excelentes de calidad científica".
