Las mediciones globales del viento y la temperatura en la termosfera inferior (100-150 km sobre la Tierra) son las dos variables más importantes necesarias para predecir con precisión el clima espacial y el cambio climático. El Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins está desarrollando una técnica innovadora, GSFC, y JPL para realizar estas mediciones utilizando la emisión de oxígeno atómico a 2,06 THz (145 μm).

Un nuevo sensor, llamado TeraHertz Limb Sounder (TLS), realizará estas mediciones críticas en una amplia gama de condiciones de observación (por ejemplo, día y noche, con y sin aurora presente) desde una órbita terrestre baja. Las mediciones de TLS no solo permitirán a los científicos estudiar las interacciones de la atmósfera neutra con la ionosfera y la magnetosfera de arriba, mejorarán nuestra comprensión fundamental de los mecanismos y efectos en la atmósfera superior de la Tierra y otras atmósferas planetarias y estelares. Los datos también ayudarán a los investigadores a comprender cómo la atmósfera superior se ve afectada por la variabilidad solar (es decir, radiación, vientos solares magnetizados, y partículas energéticas) y perturbaciones en la atmósfera inferior:procesos geofísicos críticos que influyen en numerosos fenómenos meteorológicos espaciales que presentan peligros para las naves espaciales, humanos en el espacio, e infraestructura tecnológica sobre el terreno.

El instrumento TLS está habilitado por un receptor heterodino a base de arseniuro de galio (GaAs) de alta sensibilidad que funciona a temperatura ambiente. En 2016, el equipo desarrolló el diodo Schottky de alta frecuencia que se muestra en la página anterior, que mezcla la señal entrante desde 2,06 THz hasta una banda de frecuencia intermedia para medir las características de emisión espectral del oxígeno atómico en la atmósfera. Esta avanzada tecnología de mezcla se puede utilizar para construir compactos, instrumentos de baja masa y baja potencia para las misiones de satélites pequeños de la NASA.

El desarrollo de TLS madurará y optimizará un bajo nivel de ruido, Receptor THz de alta sensibilidad para avanzar en la ciencia de la heliofísica en futuras misiones meteorológicas espaciales con costos reducidos y riesgos de programación. Este esfuerzo de desarrollo se centra en la integración del sistema receptor, mejoramiento, y demostración del desempeño clave del subsistema. Este sistema receptor de THz está diseñado para funcionar a temperatura ambiente en el espacio utilizando radiadores pasivos, eliminando así la necesidad de un crioenfriador dedicado que requiera recursos.

En 2016, el equipo completó el desarrollo del concepto de receptor TLS y diseñó y fabricó con éxito el mezclador de diodos Schottky. La investigación en curso se centra en la construcción de un modelo de instrumento prototipo y en la realización de mediciones de sensibilidad del receptor para verificar el rendimiento del receptor.