NASA, uydu doğruluğunu artırmak için ay ışığını kullanıyor

NASA’nın havadaki Ay Spektral Işıması veya air-LUSI, Ay’dan yansıyan ışık miktarını doğru bir şekilde ölçmek için NASA’nın ER-2 uçağında 12-16 Mart tarihleri ​​arasında uçtu. Yansıyan ay ışığı, araştırmacıların Dünya’yı gözlemleyen uydular arasındaki ölçümlerin doğruluğunu ve tutarlılığını geliştirmek için yararlandıkları sabit bir ışık kaynağıdır.

air, “Ay son derece kararlı ve iklim gibi Dünya’daki faktörlerden büyük ölçüde etkilenmiyor. Çok iyi bir kalibrasyon referansı, bağımsız bir ölçüt haline geliyor, bu sayede araçlarımızı ayarlayabilir ve gezegenimizde neler olduğunu görebiliriz” dedi. -LUSI’nin baş araştırmacısı, Maryland Üniversitesi, College Park’ta araştırma profesörü olan Kevin Turpie.

Air-LUSI uçuşları, NASA’nın kapsamlı uydu kalibrasyon ve doğrulama çabalarının bir parçasıdır. Sonuçlar, Nevada’daki Railroad Valley Playa gibi yer tabanlı siteleri tamamlayacak ve birlikte, yörüngeli uydulara sağlam bir kalibrasyon veri seti sağlayacaktır.

NASA, araştırmacılara birbirine bağlı Dünya sistemi hakkında küresel bir bakış açısı sağlayan 20’den fazla Dünya gözlem uydusuna sahiptir. Birçoğu, Dünya’nın yüzeyi, suyu ve atmosferi tarafından yansıyan, saçılan, emilen veya yayılan ışık dalgalarını ölçer. Bu ışık, insanların gördüğü görünür ışığın yanı sıra görünmez ultraviyole ve kızılötesi dalga boylarını ve aradaki her şeyi içerir. Bir orkestradaki müzik aletleri gibi, araştırmacıların verilerinden en iyi şekilde yararlanabilmeleri için bireysel uydu aletlerinin birbirleriyle “akor halinde” olması gerekir. Bilim adamları, Ay’ı bir “ayar çatalı” olarak kullanarak, farklı uydulardan gelen verileri daha kolay karşılaştırarak uzun zaman dilimlerindeki küresel değişimlere bakabilirler.

İşte burada air-LUSI devreye giriyor. Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST), ABD Jeolojik Araştırmalar ve McMaster Üniversitesi ile ortaklaşa geliştirilen air-LUSI, ay yüzeyinden ne kadar ışığın yansıdığını ölçen bir teleskoptur. Dünyayı gözlemleyen uyduların ay ışığından aldığı enerji miktarı. NASA’nın Palmdale, California’daki Armstrong Uçuş Araştırma Merkezi tarafından yönetilen ve buradan uçan ER-2 uçağına monte edildi. ER-2, atmosferin %95’inin üzerinde 70.000 fitte uçan, yansıyan güneş ışığını saçabilen veya emebilen yüksek irtifalı bir uçaktır. Bu, air-LUSI’nin bir uydunun yörüngeden yapacağına benzer çok hassas, NIST izlenebilir ölçümler toplamasını sağladı. Ay yansıma modellerinin doğruluğunu artırmak için air-LUSI ölçümleri %1’den daha az belirsizlikle doğrudur. Mart uçuşları sırasında air-LUSI, Dolunay’dan hemen önce dört gece Ay’ı ölçtü.

Bu havadan yaklaşım, Ay’ın farklı evrelerinde ay ışığını inceleme avantajına sahipken, değerlendirme, bakım ve gerekirse onarım için cihazı uçuşlar arasında geri getirebilme avantajına sahiptir.

Daha iyi doğruluk için iyileştirmeler yapmak

Air-LUSI spektrometresi, cihazı sürekli olarak deniz seviyesindeki sıcaklık ve basınçta tutan bir muhafaza içinde hava geçirmez şekilde kapatılmıştır. Bir teleskop tarafından toplanan ışık, ışığı ışık dalgalarının varyanslarını ölçen bir alet olan spektrometreye yönlendiren entegre bir küreye girer. air-LUSI ilk olarak Kasım 2019’da benzer uçuşlarda uçtu. O zamandan beri air-LUSI ekibi cihazın doğruluğunu iyileştirmeye devam etti.

Ekip, ultraviyoleden yakın kızılötesine kadar daha geniş bir dalga boyu aralığında cihaz doğruluğunu daha iyi kontrol edebilmek için dahili monitörü geliştirdi. Ayrıca, değişen sıcaklığın küçük etkilerini ortadan kaldırmak için bütünleştirici küreyi yeniden tasarlayabildiler.

Turpie, “Bu, cihazın aradığımız %99’dan fazla doğruluk seviyesiyle ölçüm yapmasına yardımcı olacak” dedi.

Bu değişiklikleri yapmak zordu. COVID-19 pandemisinden kaynaklanan gecikmeler, cihaz güncellemeleri ve onarımları üzerinde çalışan baş mühendisin yeni bir uzaktan çalışma planı geliştirmesine neden oldu. Hem kendisi hem de baş araştırmacı, cihaz üzerinde çalışabilmeleri ve 2022 uçuşlarına hazırlanabilmeleri için parçaların doğrudan evlerine teslim edilmesi için özel izin aldı.

Ay’ı ortak bir standart olarak kullanmak

2019 ve 2022’den elde edilen veriler birlikte, bilim adamlarının ultraviyole ila yakın kızılötesi menzilde Dünya gözlemci uydu verilerini daha tutarlı hale getirmelerine yardımcı olma potansiyeline sahiptir. Ek olarak, ortak Ay standardı, mevcut ve gelecekteki uydu gözlemlerini karşılaştırmayı ve ince ayar yapmayı kolaylaştıracaktır. NASA’nın yaklaşmakta olan Plankton, Aerosol, Bulut, okyanus Ekosistemi (PACE) misyonu, gözlemlerini Dünya’nın diğer uydu ölçümleriyle daha doğru ve tutarlı hale getirmek için Ay’ı ortak bir ölçüt olarak kullanmayı planlıyor. Önümüzdeki on yılda, PACE ve NASA’nın Dünya Sistem Gözlemevi’nin gelecekteki yörünge sensörleri, gezegenimizin daha uyumlu bir resmini oluşturmaya yardımcı olacak.

Turpie, “Dünya dışında ortak bir kalibrasyon kaynağına sahip olmak bu hedefe ulaşmamıza yardımcı olacak” dedi. “Ay’dan gelen toplam ışık miktarının doğruluğunu artırmak için air-LUSI ölçümleri kullanıldığında, mevcut ve gelecekteki uzay kaynaklı gözlemevlerini kullanarak Dünya’nın kapsamlı ve daha doğru ölçümlerini alabiliriz.”