El 19 de noviembre 2016, El satélite meteorológico más avanzado de Estados Unidos entró en órbita con seis nuevos, instrumentos de última generación, capacidades de observación dramáticamente mejoradas, y algunas calibraciones NIST cruciales.

GOES-R (Serie R de Satélites Ambientales Operacionales Geoestacionarios) es el primero de la última generación de satélites ambientales GOES, operado por NOAA en colaboración con la NASA. Cuando termine su período de shakedown, GOES-R podrá escanear el planeta cinco veces más rápido y con una resolución cuatro veces mayor que cualquiera de los otros satélites de la NOAA. realizar un seguimiento de los eventos meteorológicos regionales con imágenes actualizadas cada 30 segundos, y registrar continuamente la frecuencia y ubicación de los rayos. También supervisará el clima espacial que puede interrumpir el rendimiento de los satélites de navegación y comunicaciones. así como las rutas de aviones comerciales y la red eléctrica del país.

Pero antes de que pudieran aprobarse para su lanzamiento, Los sensores e imágenes altamente sensibles del GOES-R tuvieron que calibrarse y probarse para demostrar que podían cumplir con las exigentes especificaciones de la misión. Los científicos del NIST jugaron un papel clave en ese proceso, como lo han hecho con otros satélites durante las últimas tres décadas.

El Advanced Baseline Imager (ABI) es el principal instrumento del GOES-R (rebautizado como GOES-16 cuando alcanzó la órbita geoestacionaria a finales de noviembre) para observar el tiempo. océanos y el medio ambiente. El radiómetro, que mide las longitudes de onda y las intensidades de la luz proveniente de la superficie y la atmósfera de la Tierra, registra en 16 bandas de longitudes de onda diferentes, desde la radiación infrarroja hasta la luz visible. (El generador de imágenes GOES actual rastrea cinco bandas). Debido a que cada tipo de clima o condición ambiental tiene sus propias firmas distintivas de longitud de onda, la capacidad de distinguir tres veces más bandas proporcionará un nivel de datos sin precedentes para la obtención de imágenes de tormentas y incendios, fumar, aerosoles, calidad del aire, inundaciones la salud de la vegetación, y mucho más.

Los científicos del NIST han estado involucrados con la NASA, NOAA, y contratistas en el proyecto ABI durante más de 10 años, desde el desarrollo inicial de especificaciones hasta las calibraciones previas al lanzamiento. Para las etapas finales del proceso, El personal de varias partes de la División de Ciencia de Sensores del NIST viajó a las instalaciones del contratista de instrumentos Harris en Fort Wayne, EN, y Rochester, NUEVA YORK, a menudo durante semanas a la vez.

Probar y calibrar el ABI requirió múltiples procedimientos para garantizar que las longitudes de onda y las intensidades registradas en los sensores satelitales sean precisas y trazables al NIST y, por lo tanto, al Sistema Internacional de Unidades (SI). Hacerlo implica comparar las lecturas ABI con instrumentos y estándares de fuente de luz conocidos con precisión.

Algo de esto se hizo con radiómetros portátiles calibrados por NIST; algunos se hicieron en NIST, incluyendo pruebas de transmitancia del filtro. Mucho fue proporcionado por una versión itinerante del sintonizable de NIST, Instalación de fuente de longitud de onda estrecha llamada Irradiancia espectral y Calibraciones de reactividad de resplandor utilizando fuentes uniformes (SIRCUS). SIRCUS emplea láseres sintonizables continuamente acoplados en recintos huecos llamados esferas integradoras como fuentes para probar la respuesta de los sensores a incertidumbres tan bajas como 0,1%.

NIST también participó en la calibración de las bandas infrarrojas ABI, utilizando un radiómetro criogénico portátil (el radiómetro de transferencia térmica-infrarroja NIST, TXR) para una prueba de 3 semanas en una cámara de vacío en Rochester. El personal del NIST midió la fuente estándar de infrarrojos (IR) (una fuente de infrarrojos de cuerpo negro) para asegurarse de que estaba de acuerdo con la escala del NIST.

Muchas de las bandas del GOES son comparativamente estrechas. Banda 1, la banda azul visible, importante para detectar humo y aerosoles, solo cubre longitudes de onda de 450 nm a 490 nm. Banda 3, la banda "vegetariana", que detecta el estado de la vegetación y las nubes durante el día, niebla, aerosoles, y potencial de incendio e inundación, se extiende sobre un rango igualmente estrecho de 846 nm a 885 nm. Banda 4, la banda de "cirros", cubriendo IR cercano a 1360 nm a 1380 nm, es particularmente sensible a la alta, cirros delgados. El grado de precisión requerido en la respuesta del sensor depende del objetivo de la observación.

"Las mediciones de SIRCUS resolvieron una discrepancia entre las longitudes de onda centrales de la banda modeladas y medidas y los pases de banda a favor de los resultados modelados, "dice el científico del NIST Steve Brown, quien realizó muchas de las mediciones.

Otro instrumento clave a bordo del GOES-R son los sensores de irradiancia extrema ultravioleta / rayos X (EXIS), que rastrea las variaciones en la radiación de alta energía del Sol que impactan directamente las condiciones en la atmósfera superior de la Tierra, afectando la transmisión de radio y cambiando la temperatura y las propiedades eléctricas del aire en altitudes superiores a 85 km. También monitorea la radiación causada por eventos como las erupciones solares. Esas mediciones ayudan a proporcionar advertencias de tormentas periódicas de partículas cargadas que salen del Sol y pueden amenazar la calidad de las comunicaciones globales. el sistema GPS, y otros recursos orbitales esenciales.

EXIS se calibró utilizando la instalación de radiación ultravioleta sincrotrón del NIST (SURF III) en Gaithersburg, MARYLAND, como una fuente calculable absoluta de rayos X ultravioleta (UV) y rayos X "suaves" extremos. Diseñado y construido en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) de la Universidad de Colorado, los instrumentos EXIS se calibraron en un rango de longitudes de onda e intensidades dentro de un recinto de vacío al final de una línea de luz SURF III. Trabajando con el personal del NIST, El científico principal de EXIS, Frank Eparvier, y su equipo de LASP, tardaron unas seis semanas en completar el trabajo.

SURF III se utiliza con frecuencia para probar y calibrar sensores para misiones espaciales porque es una fuente de radiación absolutamente precisa en longitudes de onda específicas (con incertidumbres inferiores al 1% en el rango de rayos X de 4 nm a 400 nm de UV), y tiene una salida lineal que se puede variar en 11 órdenes de magnitud en intensidad. Es importante comprobar la linealidad del EXIS en un amplio rango. "Por ejemplo, durante el ciclo solar de 11 años, La radiación ultravioleta puede cambiar en un factor de 100, "dice Thomas Lucatorto, líder del Grupo de Radiación Ultravioleta en el Laboratorio de Medición Física del NIST.