Un instrumento novedoso que ya ha demostrado su valía en campañas de campo intentará medir los gases de efecto invernadero atmosféricos a partir de una observación de ocultación, La misión CubeSat en órbita terrestre baja llamada Mini-Carb a principios del próximo año, marcando la primera vez que este tipo de instrumento ha volado al espacio.

Emily Wilson, un científico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, se está asociando con el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, o LLNL, volar un más pequeño, versión más robusta de su radiómetro heterodino mini-láser patentado, o mini-LHR, en una plataforma CubeSat construida por LLNL a principios del próximo año.

Wilson ha demostrado el mini-LHR terrestre durante varias campañas de campo en Alaska, la cuenca del río Amazonas, y el Observatorio Real de Edimburgo, Escocia, entre otras localizaciones. Altamente portátil el mini-LHR se compone de componentes disponibles comercialmente y, literalmente, puede ir a cualquier lugar para recopilar mediciones.

Aunque la NASA está midiendo actualmente el dióxido de carbono del espacio, la agencia nunca ha volado un radiómetro heterodino láser para hacer el trabajo.

Los radiómetros heterodinos láser se adaptaron a partir de la tecnología de receptores de radio. En esta variación, las concentraciones de gases de efecto invernadero se encuentran midiendo su absorción de luz solar infrarroja. Cada señal de absorción se mezcla con luz láser en un fotorreceptor rápido dentro del instrumento y la señal resultante se detecta en una frecuencia de radio más fácil de procesar. Si bien esto es similar a otras técnicas de absorción, como los utilizados en el Observatorio Orbital de Carbono-2, La radiometría heterodina láser ofrece una resolución espectral más alta, así como niveles mejorados de señal a ruido debido a la mezcla interna de la luz solar con la luz láser. Wilson explicó.

Otras ventajas son que el mini-LHR es más compacto y no incluye partes móviles, Wilson agregó. Es más, el instrumento puede medir tres gases de efecto invernadero:además del dióxido de carbono, su instrumento puede medir simultáneamente el vapor de agua y el metano en la extremidad atmosférica de la Tierra. "Y comparativamente hablando, la construcción del instrumento cuesta una pequeña fracción en comparación con los más tradicionales, instrumentos que no son CubeSat, ", Dijo Wilson." Este es el epítome de la ciencia con un presupuesto reducido ".

Vuelo a bordo del nuevo autobús CubeSat

Aproximadamente del tamaño de una tostadora, la versión de vuelo de su instrumento volará como la única carga útil en el nuevo LLNL, Autobús CubeSat 6U de 11 libras conocido como CNGB, abreviatura de CubeSat Next Generation Bus. La Oficina CubeSat en la Oficina Nacional de Reconocimiento originó el concepto CNGB, financiar investigadores en LLNL, la Escuela de Posgrado Naval, y el Laboratorio de Dinámica Espacial para desarrollar una arquitectura de nano-satélites propiedad del gobierno que podría soportar una amplia gama de misiones. Mini-Carb es la primera misión en hacerlo.

"Emily tenía una carga útil sin satélite y nosotros teníamos una nave espacial sin carga útil, "dijo Vincent Riot, un ingeniero de LLNL que ayudó a desarrollar el bus CNGB, que ofrece a los usuarios una capacidad plug-and-play que permite una configuración e integración rápidas. "Ahí es donde se formó esta asociación. Esta es una misión de prueba de concepto para demostrar que podemos hacer ciencia excelente con nuestra plataforma, "Dijo Riot.

El vuelo debut tanto del instrumento de Wilson como del CubeSat de LLNL está programado para enero de 2019 a través del Programa de Pruebas Espaciales de la Fuerza Aérea. Wilson y su equipo entregaron recientemente el instrumento a LLNL, donde ayudaron a integrar el instrumento en la nave espacial en preparación para el vuelo.

Troposfera superior, Dirigido a la baja estratosfera

Una vez en órbita, Mini-Carb observará la región entre la troposfera superior y la estratosfera inferior entre seis y 18 millas sobre la superficie de la Tierra. Las mediciones en esta región atmosférica proporcionan información importante sobre la circulación estratosférica y cómo responde al aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero. "La medición de la circulación estratosférica y su variabilidad es fundamental para proyectar cómo afectará el cambio climático al ozono estratosférico, "Dijo Wilson.

Los científicos creen que los aumentos proyectados en metano y dióxido de carbono este siglo afectarán varios procesos físicos que impulsan el cambio climático, ella dijo. Metano, que es especialmente longevo, da como resultado el aumento de la producción de vapor de agua e hidróxido estratosférico, que afecta directamente al ozono, la capa que protege la Tierra de la dañina radiación ultravioleta. "Debido al papel del metano en la química cambiante de la capa de ozono y debido a su larga vida útil, las mediciones de metano son especialmente valiosas, "Dijo Wilson.

Como su hermano de tierra, el instrumento Mini-Carb está hecho de piezas comerciales y funciona de forma pasiva, es decir, recoge la luz solar que ha absorbido los gases de efecto invernadero específicos. Esa luz se combina con luz láser sintonizada en las longitudes de onda infrarrojas y luego se amplifica. A través de una serie de otros pasos, el instrumento puede revelar las concentraciones de gases de efecto invernadero contenidos en la atmósfera.

Si bien Wilson desarrolló originalmente los instrumentos terrestres y espaciales para estudiar el cambio climático en la Tierra, el instrumento también podría emplearse en una sonda o módulo de aterrizaje para estudiar las condiciones atmosféricas en otros planetas, ella dijo.

El objetivo inmediato, sin embargo, está demostrando Mini-Carb en el espacio. "Si obtenemos una medida, Lo consideraré un acierto. Existe la posibilidad de una extensión si la misión funciona, "Dijo Riot." Si esto funciona, nuestro éxito podría conducir a proyectos más grandes en el futuro, Wilson añadió. "Esto es algo muy importante para nosotros".