Matt Kowalewski es miembro del equipo que construye un instrumento miniaturizado para medir las partículas de materia natural y artificial que pueden afectar negativamente el clima y la salud humana. El equipo ahora está buscando una oportunidad para volar el instrumento en el espacio. Crédito:NASA / Paul Padget
Un equipo de la NASA ha construido un instrumento miniaturizado que medirá de manera más completa que los instrumentos existentes las partículas de materia natural y artificial en el aire que pueden afectar negativamente la salud humana y el clima.
Antes de que el instrumento, el radiómetro de aerosol estratosférico de múltiples ángulos (MASTAR), esté listo para el horario de máxima audiencia, sin embargo, Primero se subirá a un globo científico a gran altitud para demostrar su rendimiento en un entorno suborbital. 19 millas sobre la superficie de la Tierra. Todavía se está buscando una oportunidad de vuelo.
Una vez que MASTAR complete sus pruebas, el equipo que construye el instrumento quiere volarlo a bordo de una constelación de pequeños, CubeSats relativamente económicos para reunir simultáneamente, mediciones multipunto de esas ubicuas partículas de materia, también llamadas partículas de aerosol o aerosoles para abreviar, que se puede encontrar en el aire sobre los océanos, desiertos, montañas, bosques hielo y todos los ecosistemas intermedios.
"Saber a dónde van [los aerosoles] es importante desde el punto de vista económico. Las mediciones desde un solo lugar en el suelo no le brindarán la información que necesita, "dijo Matt DeLand, un científico con Sistemas y Aplicaciones Científicos, C ª., quien dirige el equipo que desarrolla MASTAR en el Goddard Space Flight Center de la NASA. "Volar estos instrumentos en varias naves espaciales nos daría las medidas globales que necesitamos".
Aerosoles:lo bueno, el feo y el malo
A pesar de su pequeño tamaño, los aerosoles tienen impactos importantes, tanto bueno como malo, sobre el clima y la salud humana de la Tierra.
Aproximadamente el 90 por ciento de los aerosoles tienen orígenes naturales. Los volcanes y los incendios forestales inyectan enormes cantidades de ceniza y carbono orgánico parcialmente quemado, respectivamente, dentro del Aire. Una vez en la capa atmosférica superior de la Tierra, la estratosfera, estos aerosoles pueden durar meses, creando problemas para los aviones comerciales, por ejemplo, que navegan a gran altura. Erupción del volcán Eyjafjallajökull en Islandia en 2010, le costó a la industria de las aerolíneas $ 2.6 mil millones debido a vuelos cancelados o desviados.
El 10 por ciento restante de aerosoles proviene de automóviles, incineradores, fundiciones y plantas de energía, así como de la deforestación, sobrepastoreo sequía y riego excesivo. Colectivamente crean la contaminación y la mala calidad del aire que son particularmente dañinos para quienes padecen enfermedades respiratorias.
MASTAR ofrece dos ventajas distintas sobre los instrumentos de medición de aerosoles más grandes:sus múltiples ángulos de visión, lo que daría a los científicos una explicación más completa del tipo y distribución de aerosoles en la estratosfera según se ve a lo largo del horizonte de la Tierra y su pequeño tamaño, ideal para volar en una plataforma CubeSat. Crédito:NASA / Paul Padget
Aunque los aerosoles pueden afectar negativamente a la salud humana y a las empresas comerciales en altitudes más bajas, ofrecen un beneficio en altitudes más altas. Reflejan la luz del sol de regreso al espacio, esencialmente arrojando una manta refrescante sobre el planeta. Esto compensa parte del calentamiento global causado por el aumento de los gases de efecto invernadero que atrapan el calor en la superficie. Dada su capacidad para enfriar el planeta, Los geoingenieros han postulado la inyección de aerosoles en la atmósfera como una forma de minimizar el calentamiento global.
MASTAR se inspiró en Ozone Mapping and Profiling Suite (OMPS) Limb Profiler, uno de los tres instrumentos que componen un conjunto de instrumentos que vuelan en la nave espacial Suomi NPP, una misión conjunta entre la NASA y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). Lanzado en 2011, Suomi NPP es el precursor de un sistema de observación de la Tierra de próxima generación diseñado para estudiar el cambio climático a largo plazo.
Ventajas de MASTAR
MASTAR ofrece dos ventajas distintas sobre sus parientes más cercanos:sus múltiples ángulos de visión, lo que daría a los científicos una explicación más completa del tipo y distribución de aerosoles en la estratosfera según se ve a lo largo del horizonte de la Tierra; y su pequeño tamaño, ideal para volar en una pequeña plataforma CubeSat, Dijo DeLand.
A diferencia del Limb Profiler, que observa a lo largo del horizonte de la Tierra mirando hacia atrás detrás de la nave espacial Suomi NPP mientras orbita la Tierra, MASTAR recopilará mediciones de ocho posiciones, o aberturas, viendo hacia adelante, al revés y a lo largo de los lados. La luz que recoge de estas ocho aberturas se dirige a través de pequeñas lentes y un espejo cónico al detector del instrumento.
"Estamos mirando en varias direcciones, "Dijo DeLand." Los aerosoles se reflejan mejor desde algunos ángulos ".
Para cumplir con el objetivo de recopilación multipunto, mediciones simultáneas a través de CubeSats a menudo no más grandes que una barra de pan, DeLand y su equipo tuvieron que reducir el tamaño del instrumento. Cabe en un CubeSat 3U, que mide aproximadamente 4 pulgadas (10,16 cm) de lado y 1 pie (30,48 cm) de largo. Con soporte ESTO adicional, el equipo está desarrollando una carcasa y un software resistente al frío para operar el instrumento en un entorno cercano al espacio durante el vuelo en globo.
Otras aplicaciones
DeLand cree que MASTAR podría eventualmente usarse para otras investigaciones científicas. "Con una ligera modificación en el instrumento, podríamos medir el vapor de agua y otras propiedades, ", dijo." Hay más de una aplicación para este instrumento ".
