Начиная с 1960-х годов, спутниковые приборы измеряют отражённое Землёй широкополосное коротковолновое излучение и испускаемое длинноволновое излучение. Эти измерения использовались для оценки «энергетического баланса» Земли, определяемого как разница на вершине атмосферы между количеством поглощённой солнечной радиации и количеством излучаемого в космос земного излучения в инфракрасном диапазоне.
Лаборатория атмосферной и космической физики (LASP) при Университете Колорадо в Боулдере разработала и создала новый прибор CubeSat.
«Это шаг к будущим наблюдениям за энергетическим балансом с гораздо более высокой детализацией и точностью, чем когда-либо прежде, что поможет нам быстрее совершать новые научные открытия», — сказала доктор Одел Коддингтон, главный исследователь проекта. Работа опубликована в журнале Advances in Atmospheric Sciences.
Команда стремилась разрешить сигнатуры облаков в исходящем излучении с небольшой платформы, которая обеспечивает гибкие стратегии наблюдения и реализации, а также более лёгкий доступ в космос за счёт более частых запусков.
Облака — главный модулятор атмосферного излучения
Облака примерно вдвое увеличивают отражение коротковолнового излучения обратно в космос (охлаждение) и перенаправляют примерно на 20% больше излучения обратно на поверхность Земли (потепление), чем это происходило бы в их отсутствие. Пространственный масштаб в 1 км считается разрешающим для облаков.
Earth Radiation Imager (ERI) — инструмент для визуализации излучения Земли
Инструмент Earth Radiation Imager (ERI) представляет собой сканер, направленный вниз, и его набор из трёх приборов соответствует форм-фактору CubeSat 12U. Основные научные каналы — это два соосных телескопа, которые одновременно измеряют излучение, покидающее Землю, в пикселях размером 1 км x 1 км в канале коротковолнового излучения и в канале суммарного излучения. Длинноволновое излучение определяется путём вычитания коротковолнового излучения из суммарного.
Второй прибор — двойной монитор калибровки для отслеживания и коррекции любых деградации научных каналов на орбите. Третий прибор — камера для съёмки в видимом диапазоне длин волн для определения контекста сцены и облегчения точного определения положения спутника.
Ключевые достижения BABAR-ERI в измерении исходящего широкополосного излучения с низкой погрешностью и высоким пространственным разрешением связаны с новыми массивами детекторов, микроизготовленными в лаборатории Боулдера Национального института стандартов и технологий (NIST) с почти идеальными свойствами поглощения благодаря включению «более чёрных, чем чёрные» вертикально выровненных углеродных нанотрубок.
В статье команда описывает научные требования, использованные для проектирования и создания комплекта приборов BABAR-ERI, детализирует показатели производительности приборов и представляет концепцию эксплуатации в полёте.
«Наш ключевой следующий шаг — обеспечить космический полёт, чтобы продемонстрировать технологию BABAR-ERI для улучшения современной науки о облаках и излучении и для открытия новых возможностей», — сказала Одел.
Предоставлено:
Китайская академия наук