Nieuwe maanzoekende sensor beoogt aardobservaties te verbeteren

Voor reportages die betrekking hebben op wetenschappelijke zaken.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 22949
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

Nieuwe maanzoekende sensor beoogt aardobservaties te verbeteren

Bericht door univers » 15 nov 2019, 08:52

Een nieuw instrument met het oog op de maan vertrekt aan boord van een NASA-vliegtuig op grote hoogte om de helderheid van de maan te meten en uiteindelijk te helpen aardobservatiesensoren nauwkeuriger metingen te verrichten.

Afbeelding
De bemanning van het Internationale Ruimtestation maakte dit beeld van de volle maan op 30 april 2018, toen het station voor de kust van Newfoundland, Canada cirkelde.
Credits: NASA
Het Airborne Lunar Spectral Irradiance Instrument (air-LUSI) vliegt aan boord van NASA's ER-2 vliegtuig. De ER-2 kan boven wolken vliegen, ongeveer 70.000 voet boven de grond. De vluchten, die 's nachts plaatsvinden om verstrooid licht van de zon te voorkomen, begonnen op 13 november en zullen 17 november afronden vanuit NASA's Armstrong Flight Research Center in Palmdale, Californië.

Het door NASA gefinancierde instrument meet "hoeveel zonlicht wordt gereflecteerd door de maan in verschillende fasen om het nauwkeurig te karakteriseren en uit te breiden hoe de maan wordt gebruikt om aardobservatiesensoren te kalibreren", zei Kevin Turpie, een professor aan de Universiteit van Maryland , Baltimore County, leider van de lucht-LUSI-inspanning. Turpie en zijn team worden gefinancierd door NASA's Earth Science Division en het National Institute of Standards and Technology (NIST).

Afbeelding
Air-LUSI vertrekt aan boord van een ER2 vanuit het Armstrong Flight Research Center van NASA in Palmdale, CA voor een luchtcampagne om de maan te meten van 13 - 17 november 2019.
Credits: NASA Photo / Ken Ulbrich
Hoe de maan aardesensoren helpt

Aardobservatiesensoren, zoals de Visible Infrared Imaging Radiometric Suite (VIIRS) aan boord van de NASA / NOAA / DOD Suomi National Polar-orbitating Partnership-satelliet en de NOAA-20 meteorologische satelliet, verzamelen beelden van bewolking, landoppervlakbedekking en oceaankleur. Hoewel deze sensoren ijverig hun werk doen, moeten ze zich ook schrap zetten tegen energierijke deeltjes en bestand zijn tegen ultraviolet licht, dat hun sensoren na verloop van tijd aantast.

Om rekening te houden met eventuele gevoeligheidsveranderingen, kalibreren VIIRS en andere satellietinstrumenten hun sensoren door te kijken naar een bekende referentie en te vergelijken hoe de meest recente look zich verhoudt tot eerdere. Als de sensor de referentie anders ziet dan voorheen, weet hij dat hij de gevoeligheid opnieuw moet kalibreren of aanpassen.

Momenteel dragen veel instrumenten een ondoorzichtig of wit materiaal, een diffuser genoemd, dat zonlicht reflecteert en als referentie dient voor sensorkalibratie. Hoewel de zon echter een constante output levert, degraderen de harde stralen de diffuser in de loop van de tijd. De maan daarentegen is een ideale diffuser omdat de reflectie van zonlicht stabiel is en meer lijkt op de helderheid van de aarde.

Wetenschappers weten al lang over het potentieel van de maan. "Niet lang na het Apollo-programma ontwikkelde een groep van de US Geological Survey (USGS) een manier om de maan te karakteriseren zodat satellieten die de aarde konden observeren deze konden gebruiken voor kalibratie," zei Turpie.

Het USGS Robotic Lunar Observatory (ROLO) in Flagstaff, Arizona, heeft de maan van 1995 tot 2003 maandelijks gemeten. Tom Stone, een wetenschapper bij USGS, samen met Hugh Kieffer, een voormalige wetenschapper bij USGS, ontwikkelde een op ROLO gebaseerd model die is gebruikt en nog steeds wordt gebruikt om aardobservatiesensoren te kalibreren in instrumenten, zoals SeaWiFS , die van 1997 tot 2010 opereerden en de kleur van de oceaan meten om fytoplankton te controleren. SeaWiFS keek regelmatig naar de maan om veranderingen in de gevoeligheid van het instrument te noteren.

Hoewel veel aardobservatieteamkalibratieteams ROLO gebruiken, kunnen er grote verschillen zijn in de kalibratiegegevens van de maan, zei Stone. De hoop is dat de zeer nauwkeurige metingen van air-LUSI die verschillen karakteriseren en bepalen of ze worden veroorzaakt door interne vooroordelen in het ROLO-model of iets anders. "We kunnen ROLO-kalibraties niet beter dan 5% valideren," zei Stone. "Air-LUSI kan ROLO verbeteren of bepalen wat verbeterd moet worden."

De nieuwe instrumenten van Air-LUSI zijn in staat om zeer nauwkeurige metingen van de spectrale bestraling van de maan te verkrijgen die de laagste onzekerheid ooit zullen hebben (minder dan 1%), zei Turpie, die de maan als een absolute kalibratiereferentie vaststelt en wetenschappers op afstand helpt bepalen of de aarde waarneemt sensoren, zoals VIIRS, registreren werkelijke veranderingen op aarde of veranderingen in hun instrumenten.

Hoewel aardobservatiemissies elke maand op dezelfde tijd en fase naar de maan kunnen kijken als een manier om trends in de gevoeligheid van hun instrumenten op te merken, hebben ze de maan nog niet als absolute ijkreferentie kunnen gebruiken, Kurt Thome, een zei projectwetenschapper voor aardobservaties in het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland.

Wat betekent een absolute ijkreferentie? Als je twee mensen naast elkaar vergelijkt, kun je gemakkelijk zien welke persoon langer is. Als deze twee mensen zich echter aan tegenovergestelde uiteinden van de wereld bevinden, is de enige manier om hun hoogten te vergelijken met een absolute referentie, zoals een liniaal. Air-LUSI wil van de maan een absolute kalibratiereferentie maken, wat betekent dat een instrument slechts één keer naar de maan hoeft te kijken om de absolute gevoeligheid van het instrument te bepalen, terwijl het in de loop van de tijd vergelijkingen maakt om te zien of het instrument verandert, zei Thome.

Afbeelding
De bemanning van lucht-LUSI en grondbemanning van het Armstrong Flight Research Center van NASA in Palmdale, CA plaatsen de component van air-LUSI van de wingpod naar de standaard voor hangaarkalibratie. NASA Photo / Ken Ulbrich
Credits: NASA / Ken Ulbrich
Een samenwerking

Om informatie over de maan te verzamelen, omvat air-LUSI drie subsystemen, die expertise van meerdere organisaties vereisen, zei Turpie. Zijn team bestaat uit mensen van NIST, de USGS, de Universiteit van Guelph in Ontario, Canada en NASA.

De eerste component heet IRIS, kort voor Irradiance Instrument Subsystem, en is ontworpen door NIST. Het omvat een instrument dat in staat is om nauwkeurige metingen van de maan uit te voeren terwijl het zit in een temperatuur- en drukgecontroleerde behuizing.

De tweede component is een robot telescoop mount genaamd ARTEMIS (Autonomous, Robotic Telescope Mount Instrument Subsystem) ontworpen en gebouwd door de Universiteit van Guelph. ARTEMIS heeft een camera die de hemel scant totdat hij de maan vindt en de telescoop op hem richt en hem op zijn plaats houdt, ongeacht de beweging van het vliegtuig.

Het laatste onderdeel is de ER-2-aanpassing op grote hoogte of HERA. HERA omvat alle bindweefsel, zoals kabels en bevestigingsapparatuur, die het instrument bij elkaar en in het vlak houdt, evenals de thermisch stabiliserende componenten. Air-LUSI kan tijdens de vlucht gegevens registreren en de gegevens van het vliegtuig naar de grond downloaden.

Afbeelding
Grondpersoneel bij het Armstrong Flight Research Center van NASA in Palmdale, CA, installeert een rail ter ondersteuning van het autonome, robotachtige telescopische instrumentensubsysteem, dat deel uitmaakt van de lucht-LUSI en een camera heeft die de hemel scant om de maan te vinden.
Credits: NASA Photo / Ken Ulbrich
Een kleine stap voor lucht-LUSI, een enorme sprong voor aardwetenschappen

In de nabije toekomst zou een operationele weersatelliet profiteren van de mogelijkheid om naar de maan te kijken als een absolute ijkreferentie, zei Thome. Dit omvat de momenteel vliegende Suomi National Polar-orbiting Partnership (Suomi NPP) en Joint Polar Satellite System-20 (JPSS) -satellieten, evenals die in de toekomst van zowel NOAA als hun internationale partners. Elke satelliet zou zijn instrumenten door de maan kunnen kalibreren om te vergelijken hoe zijn sensoren het houden met de sensoren van de andere satellieten, zei Thome.

Aanstaande Ocean Color Imager van NASA, aan boord van de Phytoplankton Aerosols Clouds and ocean Ecology (PACE) -satelliet, is ook van plan de maan te gebruiken voor kalibratie, zei Turpie.

"De maanmetingen van Air-LUSI maken het gemakkelijker voor mensen om het gebruik van de maan te rechtvaardigen om hun instrumenten te kalibreren," zei Thome.

Door: Elizabeth Goldbaum
NASA Earth Science Technology Office

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... servations
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie