Los científicos de la NASA han encontrado una manera de adaptar un puñado de tecnologías desarrolladas recientemente para construir un nuevo instrumento que podría darles lo que todavía tienen que obtener:detalles nunca antes revelados sobre los vientos en Marte y, en última instancia, en Titán. La luna más grande de Saturno.

Nos enorgullecemos de aprovechar las nuevas tecnologías, "dijo Mike Smith, un científico planetario del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. Smith está colaborando con el científico de teledetección de Goddard, Jim Abshire, para crear un modelo de prueba experimental o de demostración de MARLI, abreviatura de MARs LIdar para mediciones del clima global desde la órbita. "¿Por qué empezar de cero cuando se pueden adaptar tecnologías recientes?" Dijo Smith.

El primer Lidar planetario de la NASA

El MARLI experimental, que el equipo cree que será lo suficientemente maduro como para proponerlo para una futura misión en órbita en un par de años, podría convertirse en el primer lidar de viento planetario de la NASA. Su trabajo principal sería perfilar la distribución vertical de aerosoles atmosféricos, incluyendo polvo y partículas de hielo, y medir directamente las velocidades del viento para determinar cómo cambian estas condiciones con el tiempo, localización, y temporada.

Esta información es vital para comprender todo, desde el transporte de biomarcadores potenciales, como el metano, para proporcionar información para modelos de circulación global de la atmósfera que, entre otras cosas, ayudar a determinar ubicaciones de aterrizaje seguras y precisas para las naves espaciales.

Aunque el equipo concibió MARLI como un posible instrumento de próxima generación para sondear la delgada atmósfera de Marte y avanzó el concepto a través de los Conceptos de instrumentos planetarios de la NASA para el avance de las observaciones del sistema solar, o PICASSO, programa, una versión modificada también podría usarse para investigar Titán, Dijo Abshire. Él y su equipo ganaron recientemente fondos adicionales para investigación y desarrollo de Maduración de Instrumentos para la Exploración del Sistema Solar de la NASA. o programa MatISSE, para avanzar más en MARLI y hacer los ajustes necesarios para permitir las investigaciones de Titán.

"Después de más de 20 años de lanzar orbitadores y rovers, hemos aprendido mucho sobre las condiciones ambientales en Marte, incluyendo temperaturas y gases atmosféricos, "Smith continuó. Añadió:sin embargo, que los científicos han obtenido muy pocas mediciones directas de los vientos, que los rovers de Marte han registrado a 45 millas por hora o más rápido. Y aunque Marte tiene una atmósfera de baja densidad, los vientos son a menudo lo suficientemente fuertes como para envolver completamente el planeta en polvo. "Si tuviéramos que escribir una lista de las cosas que no sabemos, los vientos encabezarían la lista ".

Si los científicos saben poco sobre los vientos marcianos, saben aún menos sobre aerosoles atmosféricos y dinámica en Titán, que es la única luna que alberga una atmósfera densa y el único objeto, además de la Tierra, que tiene cuerpos líquidos estables en la superficie, Añadió Abshire.

La solución

MARLI podría brindar una solución, sus desarrolladores creen. Desde su órbita alrededor de Marte o Titán, su haz apuntaría aproximadamente a 30 grados del nadir (directamente debajo de la nave espacial). En esa orientación, el instrumento funcionaría como un radar Doppler, una especie de radar especializado que mide la velocidad. Lo hace rebotando una señal de microondas en un objetivo deseado y analizando cómo el movimiento del objeto altera la frecuencia de la señal devuelta. Sin embargo, en lugar de radio o microondas, MARLI emitiría continuamente luz infrarroja hacia la superficie con su láser integrado.

Debido a la presencia de polvo y partículas de hielo en la atmósfera, algo de luz se dispersaría antes de que pudiera alcanzar la superficie y algo de esa luz regresaría al telescopio de a bordo de MARLI, que recogería las señales de retrodispersión que regresaban y las dirigiría a los detectores del instrumento. Los datos resultantes no solo revelarían qué tan rápido soplan los vientos, pero también la distribución de polvo y hielo en esa parte de la atmósfera. Tales mediciones en todo el mundo darían a los científicos una vista tridimensional de la estructura del polvo y el viento en Marte y cómo cambia con el tiempo. localización, y temporada.

"Nuestro enfoque tiene una alta probabilidad de éxito. Aprovecha tecnologías clave de láser y receptor de misiones lidar espaciales anteriores, y otros desarrollos, "incluidos algunos que han cartografiado las características de la superficie o las topografías de Marte, Mercurio, y la luna, Dijo Abshire. "La parte más difícil es viajar a Marte, "Agregó Smith.

La adaptación de tecnologías y enfoques de medición

El láser de MARLI, para ser construido por Herndon, Fibertek, con sede en Virginia, C ª., es una adaptación del dispositivo que la compañía desarrolló para el sistema de transporte de aerosoles en la nube desarrollado por Goddard, o GATOS. Aunque originalmente se concibió como un instrumento basado en aviones, Los desarrolladores de CATS modificaron el instrumento y lo lanzaron a la Estación Espacial Internacional en 2015, donde recopiló perfiles globales más precisos de las nubes y los aerosoles atmosféricos de la Tierra. Después de 33 meses en órbita, el instrumento finalizó sus operaciones a fines de 2017.

El telescopio de MARLI, es más, es una adaptación del utilizado en el altímetro láser Mars Orbiter, un instrumento que voló en la nave espacial Mars Global Surveyor, y su técnica de medición del viento es similar a la demostrada por un instrumento aéreo llamado Experimento de Tecnología Lidar de Viento Troposférico, también conocido como TWiLiTE.

Y su tecnología detectora, creado por el miembro del equipo Xiaoli Sun y su socio de la industria, el dallas, DRS Technologies, con sede en Texas, representa una nueva tecnología adaptada para la medición del viento. El detector es el primer detector de conteo de fotones del mundo sensible a la banda de longitud de onda del infrarrojo medio, un punto óptimo espectral para varias aplicaciones de teledetección. incluida la detección de hielo.

Junto con un dispositivo que convierte las señales de retorno en números de fotones reales, el detector es único. Cada detector del tamaño de una semilla de sésamo registra cada fotón convertido en la señal de retorno, dándole una sensibilidad sin precedentes. Además de tener una línea de base para MARLI, la tecnología del detector ha encontrado hogares en dos instrumentos láser aéreos que Abshire y Haris Riris, otro miembro del equipo MARLI, diseñado para medir el dióxido de carbono y el metano en la atmósfera terrestre.

Debido a este apalancamiento, "MARLI tiene la capacidad única de responder estas importantes preguntas científicas con un solo instrumento, ", Dijo Abshire." Esto nos permitirá comprender mejor las cosas que están sucediendo en la atmósfera, incluido el transporte de polvo y partículas de hielo, la génesis de las tormentas de polvo. Ahora, estas preguntas básicas aún permanecen ".