Fünf Dinge, die Sie darüber wissen sollten, wie die winzigen Zwillingspolarsatelliten der NASA die Arktis und Antarktis untersuchen werden

Zwei schuhkartongroße Klimasatelliten werden bald zwei der entlegensten Regionen der Erde untersuchen: die Arktis und die Antarktis. Die NASA-Mission wird die Wärmemenge messen, die der Planet aus diesen Polarregionen in den Weltraum abstrahlt. Dies sind wichtige Informationen für das Verständnis der Energiebilanz, die in die Erde hinein und aus ihr herausströmt, und wie sich diese auf das Klima des Planeten auswirkt.

Daten der Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment (PREFIRE)-Mission werden dazu beitragen, unser Verständnis des Treibhauseffekts an den Polen zu verbessern, insbesondere der Fähigkeit von Wasserdampf, Wolken und anderen Elementen der Erdatmosphäre, Wärme einzufangen und zu verhindern davon ab, in den Weltraum zu strahlen. Forscher werden diese Informationen nutzen, um Klima- und Eismodelle zu aktualisieren, die wahrscheinliche Veränderungen des Meeresspiegels, des Wetters, der Schnee- und Eisbedeckung in einer sich erwärmenden Welt besser vorhersagen können.

Jeder der kubischen Satelliten oder CubeSats von PREFIRE wird ein thermisches Infrarotspektrometer verwenden, um die Wärme in Form von Ferninfrarotenergie zu messen, die von der Erdoberfläche und der Atmosphäre in den Weltraum abgestrahlt wird.

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

1. 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 sammeln Daten über die Pole mithilfe von Sensoren, die zehnmal mehr Infrarotwellenlängen als jedes vergleichbare Instrument erfassen. Die von der Mission gesammelten Informationen werden zu einem besseren Verständnis darüber führen, wann und wo die Pole Wärme in den Weltraum abgeben und warum sich die Arktis seit den 1970er Jahren mehr als 2,5-mal schneller erwärmt hat als der Rest der Welt.

2. Diese Mission wird sich auf den Ferninfrarotanteil der von der Erde in den Weltraum abgegebenen Wärme konzentrieren.

Direkt hinter dem sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums befindet sich Infrarot, ein Lichtspektrum mit längerer Wellenlänge, das als Wärme erkannt werden kann. Fast die gesamte Wärmeemission der Erde erfolgt im Infrarotwellenlängenbereich zwischen 4 und 100 Mikrometern. In den kalten Polarregionen des Planeten erfolgen 60 % der Wärmeemissionen im fernen Infrarot (mehr als 15 Mikrometer). Über die Regionen der Arktis und Antarktis, die diese Wärme abgeben, liegen den Forschern relativ wenige Daten vor. PREFIRE wird dazu beitragen, diese Wissenslücke zu schließen 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. PREFIRE-Daten werden zur Verbesserung polarer und globaler Klimamodelle beitragen.

Durch das Schließen von Wissenslücken über den Energiehaushalt der Erde wird PREFIRE unser Verständnis der Ursachen des polaren Eisverlusts an Land und auf See sowie der damit verbundenen Probleme im Zusammenhang mit dem Anstieg des Meeresspiegels verbessern. Dies wird Forschern helfen, den Wärmeaustausch zwischen ihnen besser vorherzusagen Erde und Weltraum werden sich in Zukunft verändern und wie sich diese Veränderungen auf Dinge wie schmelzende Eiskappen, atmosphärische Temperaturen und das globale Wetter auswirken werden. Die PREFIRE-Daten werden über das Atmospheric Science Data Center der NASA öffentlich zugänglich sein.

4. PREFIRE CubeSats wurden entwickelt, um kritische Fragen mit einer kostengünstigeren Plattform als ein Satellit in Originalgröße zu beantworten.

PREFIRE CubeSats nutzen Fortschritte in der Spektrometrie, um Prozesse zu messen, die mit Eisschmelze und -bildung, Schneeschmelze und -akkumulation sowie Veränderungen der Wolkendecke verbunden sind. 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. Aber die Verfolgung von Wechselwirkungen zwischen der Erdoberfläche und der Atmosphäre, etwa der Menge der Wolkendecke, die sich vorübergehend auf die Temperatur des darunter liegenden Gebiets auswirkt, erfordert häufigere Messungen. Zwei Satelliten in asynchronen, nahezu polaren Umlaufbahnen – die zu unterschiedlichen Zeiten einen bestimmten Punkt auf der Erde überfliegen und dasselbe Gebiet im Abstand von einigen Stunden beobachten – könnten einige dieser Phänomene in einem kürzeren Maßstab erfassen.

5. Die PREFIRE-Mission trägt zur Ausbildung der nächsten Generation von Satellitenklimatologen 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 wichtigen Teil des wissenschaftlichen Teams bilden.