El próximo intento de la NASA de mapear puntos invisibles en la atmósfera que impactan el cambio climático y la calidad del aire comenzó desde un asiento junto a la ventana sobre el Pacífico.

Vanderlei Martins, profesor de la Universidad de Maryland en el condado de Baltimore, Volaba a través del Océano Pacífico hace unos años cuando miró por la ventana y decidió fotografiar las brillantes nubes blancas que flotaban. En un capricho, sacó un polarizador, similar a una lente de gafas de sol, y giraba frente a su cámara mientras tomaba fotos. ¿El resultado? "Vi arcoíris en las nubes, "Dijo Martins.

Esta vista dinámica de las nubes provocó la idea de un pequeño satélite que se lanzará el 2 de noviembre desde la instalación de vuelo Wallops de la NASA en la isla Wallops. Virginia, a la Estación Espacial Internacional. Desde allí, se lanzará a la órbita terrestre.

Este CubeSat financiado por la NASA recopilará información vital sobre nubes y aerosoles, partículas diminutas en la atmósfera que pueden actuar como núcleos sobre los que se forman gotas de nubes y partículas de hielo. Estas mediciones nos ayudarán a comprender mejor cómo las partículas de aerosol impactan en el clima, clima y calidad del aire.

El polarímetro arcoíris hiperangular (HARP) CubeSat es aproximadamente del tamaño de una abundante barra de pan. Será el primer intento de poner un polarímetro, que mide la polarización de la luz, a bordo de un CubeSat. HARP podría allanar el camino para futuras misiones de la NASA que involucren una constelación de pequeños satélites mirando hacia las nubes y aerosoles, Dijo Martins. La Oficina de Tecnología de Ciencias de la Tierra de la NASA está financiando HARP bajo el programa de Validación en el Espacio de Tecnologías de Ciencias de la Tierra. Martin en el investigador principal de la misión.

"ARPA, como la primera misión CubeSat de aerosol en la nube de campo de visión amplio de múltiples ángulos, es un gran ejemplo de cómo un equipo creativo e innovador puede promover nuevas tecnologías para las observaciones científicas atmosféricas, "dijo Charles Norton, asesor especial para misiones de pequeñas naves espaciales en la sede de la NASA en Washington.

Nublado con posibilidad de arcoíris

Aerosoles producidos naturalmente, como humo volcánico, polvo del desierto y rocío de mar, y aerosoles artificiales, como el humo de los incendios de limpieza de tierras y el sulfato de la quema de carbón y petróleo, puede ser invisible para el ojo humano, pero su presencia puede arrojar una neblina y crear puestas de sol de color rojo brillante. Los aerosoles pueden contribuir a la mala calidad del aire y afectar la salud humana al causar asma y bronquitis, así como enfermedades respiratorias más graves.

Los aerosoles también pueden alterar el equilibrio energético de la Tierra al reflejar la luz solar de regreso al espacio y alterar las partículas de las nubes. que también reflejan y absorben la luz solar. Cuanto más luz refleja un aerosol, cuanto más enfría la atmósfera; cuanta más luz absorbe, cuanto más calienta la atmósfera. Generalmente, concentraciones más altas de partículas de aerosol conducen a más, pero mas pequeño, gotitas de nubes que hacen que una nube se aclare y evitan que produzca lluvia. Estos brillantes Las nubes de larga duración pueden reflejar más luz solar y enfriar el sistema de la Tierra.

Una vez en órbita, HARP filtrará la luz en cuatro longitudes de onda y rotará esa luz en tres ángulos de polarización, usando su prisma. Así como las gafas de sol polarizadas ayudan a bloquear la luz brillante para ayudarte a ver cuando hace sol, HARP puede bloquear ciertas longitudes de onda y realizar observaciones desde muchos ángulos. Esto revela propiedades que de otro modo estarían ocultas de las nubes y los aerosoles, como la cantidad y el tipo de aerosoles en la atmósfera, así como el tamaño de las gotas de agua o las partículas de hielo dentro de las nubes. "Cada vez que HARP sobrevuela una región, vemos esa región desde múltiples perspectivas, "Dijo Martins.

También podrá determinar cuánta luz dispersan las partículas de aerosol, dijo Henrique Barbosa, profesor y científico de la Universidad de São Paulo en São Paulo, Brasil. "HARP podrá proporcionar mucha más información sobre las propiedades microfísicas de los aerosoles de la que estaba disponible anteriormente, "dijo Barbosa, que está colaborando con Martins en HARP y otros proyectos.

Sin embargo, el equipo deberá determinar estratégicamente cuándo HARP recopilará datos porque es un CubeSat con capacidades limitadas de energía y datos, Dijo Barbosa. Por ejemplo, una vez que HARP esté en órbita, le gustaría que recopilara datos sobre el Amazonas para obtener más información sobre el impacto de los incendios en curso en la selva amazónica brasileña, que han sido mucho más grandes e intensas que en años anteriores.

El humo de los incendios del Amazonas incluye hollín y aerosoles, que pueden afectar el tiempo y el clima. Los aerosoles de la quema de biomasa para limpiar la tierra son más pequeños que los aerosoles naturales. Con HARP, Los científicos podrían determinar si las nubes tienen nubes más pequeñas, gotitas impulsadas por la contaminación, o más grande, gotitas de origen natural. Los datos de HARP también podrían combinarse con observaciones y experimentos en tierra para extrapolar mejor esos resultados y revelar procesos de aerosoles en una región más amplia, Dijo Barbosa.

Las tres ARPAS

Martins puede haber comenzado con la idea de HARP como CubeSat, pero antes de que el diminuto satélite pudiera lanzarse, tenía dos hermanos:AirHARP y HARP2.

AirHARP usó la misma tecnología de polarímetro que HARP, pero voló a bordo de dos aviones en lugar de un satélite en 2017. AirHARP fue parte de la campaña de Medición de Ozono del Lago Michigan. que involucró un avión UC12 de la NASA, y la campaña NASA Aerosol Characterization from Polarimeter and Lidar, que obtuvo mediciones de aerosoles y nubes sobre los EE. UU. desde el avión ER-2 de gran altitud de la NASA.

"Pudimos simular lo que HARP haría desde el espacio, "Barbosa dijo sobre los vuelos de AirHARP. La versión aerotransportada ayudó a Barbosa y Martins a desarrollar procedimientos y algoritmos que eventualmente ayudarán a descargar y digerir los datos de HARP.

Sin embargo, a diferencia de AirHARP, que estaba en una ruta de vuelo establecida, HARP no se puede controlar una vez en el espacio. "Una vez que el CubeSat deja la estación espacial, su curso es el que sea, y eso es, "Dijo Barbosa. Una vez que los científicos en tierra hacen contacto con el HARP en órbita, Pueden predecir su órbita y activarla y desactivarla cuando quieran realizar una medición en una región en particular. pero no pueden alterar su curso.

HARP2, por otra parte, será una versión mucho más poderosa de HARP. HARP2 volará con el plancton de la NASA, Aerosol, Nube, misión del ecosistema oceánico (PACE), que se encuentra actualmente en desarrollo y planea mejorar el registro de más de 20 años de observaciones satelitales de la biología oceánica global de la NASA, aerosoles y nubes. Dado que PACE es una nave espacial mucho más grande con más capacidades de potencia y un equipo mucho más grande detrás de ella, HARP2 podrá operar todo el tiempo y recopilar significativamente más datos científicos que HARP.

"El HARP CubeSat tiene una sincronización perfecta, ", Dijo Martins." Una vez que lo lanzamos y obtenemos datos de él, Usaremos esos datos para prepararnos para HARP2, " él continuó.

El pequeño CubeSat que finalmente pudo

Aunque Martins ya está planeando la próxima versión de HARP, el primero casi no sucedió.

"Quiero obtener la mayor cantidad de ciencia posible, "Martins dijo, pero recopilar esa cantidad de datos con un CubeSat es un desafío. "HARP es el CubeSat de tres unidades más denso en tecnología que jamás hayamos probado, "dijo Tim Neilsen, el director del programa HARP en el Laboratorio de Dinámica Espacial (SDL) en Logan, Utah. Martins construyó los instrumentos y SDL construyó el CubeSat.

A medida que se acerca el lanzamiento de HARP, y se acercan nuevas oportunidades para ver y estudiar aerosoles, Martins está emocionado pero un poco nervioso. "Una vez que se lanza, ya no puedes tocarlo, "Dijo Martins.