5 Dinge, die Sie über die PREFIRE-Mission wissen sollten – die winzigen Zwillingspolarsatelliten der NASA

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Das Konzept dieses Künstlers zeigt einen von zwei PREFIRE CubeSats im Orbit um die Erde. Die NASA-Mission wird die Menge an Ferninfrarotstrahlung messen, die die Polarregionen des Planeten in den Weltraum abgeben – Informationen, die für das Verständnis der Energiebilanz der Erde von entscheidender Bedeutung sind. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

NASADie PREFIRE-Mission wird mit zwei CubeSats die von den Polarregionen der Erde emittierte Ferninfrarotenergie messen, um unser Verständnis darüber zu verbessern, wie viel Wärme die Polarregionen der Erde in den Weltraum abstrahlen und wie sich dies auf unser Klima auswirkt.

Die NASA bereitet den Einsatz zweier schuhkartongroßer Klimasatelliten vor, um die Arktis und die Antarktis, zwei der isoliertesten Regionen der Erde, zu untersuchen. Diese Satelliten sind Teil einer Mission zur Messung der von diesen Polargebieten in den Weltraum abgegebenen Wärme. Diese entscheidenden Daten werden unser Verständnis des Energiegleichgewichts zwischen dem, was in die Erde eintritt und sie verlässt, verbessern und sich erheblich auf unser Wissen über die Klimadynamik auswirken.

Die von der Polar Radiant Energy in der Mission Far-InfraRed Experiment (PREFIRE) gesammelten Daten werden unser Verständnis des Treibhauseffekts an den Polen vertiefen. Der Fokus liegt insbesondere auf der Frage, wie Wasserdampf, Wolken und andere atmosphärische Bestandteile Wärme einfangen und verhindern, dass sie in den Weltraum entweicht. Forscher werden diese Daten verwenden, um Klima- und Eismodelle zu verfeinern und Vorhersagen in Bezug auf den Meeresspiegel, Wettermuster und Veränderungen der Schnee- und Eisbedeckung im Zuge der Erwärmung des Planeten zu verbessern.

Jeder Würfelsatellit oder CubeSats von PREFIRE wird ein thermisches Infrarotspektrometer verwenden, um die Wärme in Form von Energie im fernen Infrarot zu messen, die von der Erdoberfläche und der Atmosphäre in den Weltraum abgestrahlt wird.

Die PREFIRE-Mission (Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment) wird zwei CubeSats – gezeigt als künstlerisches Konzept vor einem Bild der Erde aus der Umlaufbahn – in den Weltraum schicken, um zu untersuchen, wie viel Wärme der Planet von seinen Polarregionen absorbiert und abgibt die Arktis und die Antarktis. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Hier sind fünf Dinge, die Sie über diese kleine, aber feine Mission wissen sollten:

1. Die PREFIRE CubeSats werden neue Informationen darüber liefern, wie Erdatmosphäre und Eis die Menge an Wärme beeinflussen, die von der Arktis und Antarktis in den Weltraum abgestrahlt wird.

Die CubeSats werden Daten über den Polen mithilfe von Sensoren sammeln, die zehnmal mehr Infrarotwellenlängen als jedes vergleichbare Instrument erfassen. Die von der Mission gesammelten Informationen werden unser Verständnis darüber verbessern, wann und wo die Pole Wärme in den Weltraum abgeben und warum sich die Arktis seit den 1970er Jahren mehr als zweieinhalb Mal schneller erwärmt hat als der Rest des Planeten.

2. Diese Mission wird sich auf den Ferninfrarotanteil der Wärme konzentrieren, die die Erde in den Weltraum abgibt.

Direkt hinter dem sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums liegt das Infrarot, ein Spektrum längerwelligen Lichts, das als Wärme wahrgenommen werden kann. Im Wesentlichen erfolgt die gesamte Wärmeemission der Erde bei Infrarotwellenlängen zwischen 4 und 100 Mikrometern. In den kalten Polarregionen des Planeten treten 60 % der Wärmeemissionen bei Wellenlängen im fernen Infrarot (länger als 15 Mikrometer) auf. Den Forschern liegen relativ wenige Daten darüber vor, welche Teile der Arktis und Antarktis diese Hitze abgeben. PREFIRE wird dazu beitragen, diesen Wissensmangel zu beheben und Wissenschaftlern eine bessere Vorstellung davon zu vermitteln, wie effizient Ferninfrarotwärme von Dingen wie Schnee und Meereis emittiert wird und wie Wolken die Menge an Ferninfrarotstrahlung beeinflussen, die in den Weltraum entweicht.

3. Daten von PREFIRE werden dazu beitragen, polare und globale Klimamodelle zu verbessern.

Indem PREFIRE Lücken in unserem Wissen über den Energiehaushalt der Erde schließt, wird es unser Verständnis dafür schärfen, was den Verlust des Polareises an Land und auf See verursacht und damit verbundene Fragen zum Anstieg des Meeresspiegels. Dies wird Forschern helfen, besser vorherzusagen, wie sich der Wärmeaustausch zwischen Erde und Weltraum in Zukunft verändern wird und wie sich diese Veränderungen auf Dinge wie das Schmelzen der Eisdecke, die atmosphärischen Temperaturen und das globale Wetter auswirken werden. PREFIRE-Daten werden der Öffentlichkeit über das Atmospheric Science Data Center der NASA zugänglich gemacht.

4. Die PREFIRE CubeSats sind darauf ausgelegt, kritische Fragen mithilfe einer Plattform zu beantworten, die kostengünstiger ist als ein Satellit in Originalgröße.

Die PREFIRE CubeSats nutzen Fortschritte in der Spektrometrie, um Prozesse im Zusammenhang mit Eisschmelze und -bildung, Schneeschmelze und -akkumulation sowie Veränderungen der Wolkendecke zu messen. Ein einzelner Satellit, der alle paar Tage dieselbe Region der Erde erneut besucht, kann saisonale Veränderungen überwachen, die Forscher zur Verbesserung von Klimamodellen nutzen können. Um jedoch die Wechselwirkungen zwischen der Erdoberfläche und der Atmosphäre zu verfolgen, etwa die Menge der Wolkendecke, die sich vorübergehend auf die Temperatur des darunter liegenden Gebiets auswirkt, sind häufigere Messungen erforderlich. Zwei Satelliten in asynchronen, nahezu polaren Umlaufbahnen, die zu unterschiedlichen Zeiten einen bestimmten Punkt auf der Erde überfliegen und innerhalb weniger Stunden voneinander denselben Bereich betrachten, könnten einige dieser Phänomene auf kürzerer Zeitskala erfassen.

5. Die PREFIRE-Mission trägt zur Ausbildung der nächsten Generation von Satellitenklimawissenschaftlern bei.

Die NASA hat PREFIRE gemeinsam mit der University of Wisconsin-Madison entwickelt, darunter auch Teammitglieder der Universitäten Michigan und Colorado. An der Mission ist eine vielfältige Gruppe von Studenten und Doktoranden beteiligt, die einen erheblichen Teil des Wissenschaftsteams ausmachen.

Das Jet Propulsion Laboratory der NASA verwaltet PREFIRE für das Science Mission Directorate der Agentur und stellte die Spektrometer zur Verfügung. Blue Canyon Technologies hat die CubeSats gebaut und die University of Wisconsin-Madison wird die von den Instrumenten gesammelten Daten verarbeiten. Der Startdienstleister Rocket Lab USA Inc. aus Long Beach, Kalifornien, wird beide PREFIRE CubeSats vom Rocket Lab Launch Complex 1 in Neuseeland starten.

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