NASA’nın Yerçekimi Kurtarma ve İklim Deneyi (GRACE) uydularından alınan verileri kullanarak tatlı su birikimini (mavi) ve kaybını (kırmızı) açıklayan bir harita. Yeni bir Gözlem Sistemi Simülasyon Deneyi (OSSE), araştırmacıların karasal tatlı su depolamasını izlemeye yönelik bilim misyonları tasarlamasına yardımcı olacak. Kredi bilgileri: NASA
Ayakkabı kutusundan küçük radar cihazlarından süt kutusu boyutundaki radyometrelere kadar, bugün bilim adamlarının karmaşık Dünya sistemlerini gözlemlemek için her zamankinden daha fazla aracı var. Ancak mevcut sensörlerin bolluğu kendine özgü bir zorluk yaratıyor: Araştırmacılar bu çeşitli araçları saha kampanyaları ve bilim misyonları için en verimli şekilde nasıl organize edebilirler?
Maryland Üniversitesi İnşaat ve Çevre Mühendisliği Doçenti Bart Forman ve Stevens Teknoloji Enstitüsü ile NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden araştırmacılardan oluşan bir ekip, araştırmacıların bilim görevlerinin değerini en üst düzeye çıkarmasına yardımcı olmak için bir Gözlem Sistemi Simülasyon Deneyinin prototipini hazırladı. (OSSE) karasal tatlı su depolamasını izlemeye adanmış bilim misyonları tasarlamak için.
Maryland Üniversitesi İnşaat ve Çevre Mühendisliği Doçenti Bart Forman, “Farklı sensör türleriniz var. Radarlarınız var, radyometreleriniz var, lidarlarınız var; her biri elektromanyetik spektrumun farklı bileşenlerini ölçüyor” dedi. “Farklı gözlemlerin farklı güçleri vardır.”
Karasal tatlı su depolama, Dünya’nın karı, toprak nemi, bitki örtüsü, yüzey suyu barajları ve yeraltı suyuna yayılan tatlı suyun entegre toplamını tanımlar. Bu, geleneksel, statik bilimsel gözlem sistemlerine meydan okuyan dinamik bir sistemdir.
Forman’ın projesi, daha önceki bir Yer Bilimi Teknoloji Ofisi (ESTO) projesi sırasında elde ettiği önceki teknoloji ilerlemelerine dayanıyor; bu projede karasal karı haritalamak için bir gözlem sistemi simülasyon deneyi geliştirdi.
Aynı zamanda, ESTO yatırımları olarak başlayan ve hızla Yer bilimleri camiasında temel malzeme haline gelen iki modelleme aracı olan NASA’nın Arazi Bilgi Sistemi (LIS) ve NASA’nın Takımyıldızları Tasarlamak için Ticaret-uzay Analiz Aracı’nın (TAT-C) öncülük ettiği yeniliklere de büyük ölçüde dayanmaktadır.
Forman’ın aracı, bu modelleme programlarını, araştırmacılara uzay kaynaklı veri kümelerinin çeşitli bir koleksiyonunu içeren dinamik gözlem görevlerini planlamak için özelleştirilebilir bir platform sağlayan yeni bir sisteme dahil ediyor.
Buna ek olarak Forman’ın aracı, araştırmacıların önerilen bir görevle ilişkili mali riskleri değerlendirmesine olanak tanıyan bir “dolardan bilime” maliyet tahmin aracı da içeriyor.
Tüm bu özellikler bir arada, bilim insanlarına gözlemleri, veri özümlemesini, belirsizlik tahminini ve fiziksel modelleri tek bir entegre çerçeve içerisinde bağlama yeteneği sağlar.
Forman, “Bir kara yüzeyi modeli alıyor ve bunu, bilimsel paramızın karşılığını en iyi şekilde verecek en uygun kombinasyonun olup olmadığını görmek için onu farklı uzay bazlı kar, toprak nemi ve yeraltı suyu ölçümleriyle birleştirmeye çalışıyorduk” diye açıkladı.
Forman’ın aracı bilim misyonu tasarımına adanmış ilk bilgi sistemi olmasa da bir dizi yeni özellik içeriyor. Özellikle, uzaydaki pasif optik radyometrelerden, pasif mikrodalga radyometrelerden ve radar kaynaklarından elde edilen gözlemleri entegre etme yeteneği, önemli bir teknoloji ilerlemesine işaret etmektedir.
Forman, tatlı suya ilişkin bu dolaylı gözlemlerin, tatlı suyun miktarını belirlemek için değerli bilgiler içermesine rağmen, bilim adamlarının en çok önem verdiği jeofizik değişkenlerin tahminlerini sağlamak için her birinin, bir kara yüzeyi modeliyle dikkatli bir şekilde entegre edilmesi gereken kendi benzersiz hata özelliklerini de içerdiğini açıkladı.
Forman’ın yazılımı aynı zamanda LIS ve TAT-C’yi tek bir yazılım çerçevesinde birleştirerek her iki sistemin yeteneklerini küresel karasal hidrolojinin üstün tanımlarını oluşturacak şekilde genişletiyor.
Aslında Forman, Yer bilimleri ve modelleme topluluklarından uzmanların yer aldığı geniş ve çeşitli bir ekibe sahip olmanın önemini vurguladı.
“Büyük bir takımın parçası olmak güzel çünkü bunlar büyük sorunlar ve ben de cevaplarını bilmiyorum. Benden çok daha fazlasını bilen birçok insan bulmam ve onların da devreye girmesini sağlamam gerekiyor. ve kolları sıvayıp bize yardım edin. Ve yaptılar da” dedi Forman.
Dinamik, uzay temelli gözlemleri görev planlama modellerine dahil edebilen bir gözlem sistemi simülasyon deneyi yaratan Forman ve ekibi, gelecekteki araştırmacıların daha iyi bir görev modelleme programı oluşturmak için çalışmalarını geliştireceklerini umuyor.
Örneğin Forman ve ekibi mevcut sensörler için görev planları oluşturmaya odaklanırken, yazılımlarının genişletilmiş bir sürümü araştırmacıların yeni veriler toplamak için gelecekteki sensörleri nasıl kullanabileceklerini belirlemelerine yardımcı olabilir.
“TAT-C’nin yapabildiği şeylerle varsayımsal sensörler oluşturabiliriz. Peki ya şerit genişliğini iki katına çıkarırsak? İki kat daha fazla alan görebilseydi, bu bize daha fazla bilgi verir mi? Aynı zamanda, şu konularda sorular sorabiliriz: Forman, “Bu varsayımsal sensörlerin her biri için farklı hata özelliklerinin etkisini araştırın ve karşılık gelen ödünleşimi araştırın” dedi.
Alıntı: Yeni NASA yazılımı, karasal tatlı suları gözlemlemeye yönelik bilim görevlerini simüle ediyor (2024, 26 Mart), 27 Mart 2024 tarihinde https://phys.org/news/2024-03-nasa-software-simulates-science-missions.html adresinden alınmıştır.
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacıyla yapılan her türlü adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir kısmı çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgilendirme amaçlı sağlanmıştır.