Eine neue, höher auflösende Infrarotkamera, die mit verschiedenen leichten Filtern ausgestattet ist, könnte das von der oberen Erdatmosphäre und der Erdoberfläche reflektierte Sonnenlicht untersuchen, die Warnung vor Waldbränden verbessern und die molekulare Zusammensetzung anderer Planeten aufdecken. Die Kameras verwenden empfindliche, hochauflösende Superlattice-Sensoren mit verspannten Schichten, die ursprünglich im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, mit Mitteln der Internal Research and Development (IRAD) entwickelt wurden.
Ihre kompakte Bauweise, geringe Masse und Anpassungsfähigkeit ermöglichen es Ingenieuren wie Tilak Hewagama, sie an die Bedürfnisse verschiedener Wissenschaften anzupassen. „Durch die direkte Anbringung von Filtern am Detektor entfällt die erhebliche Masse herkömmlicher Linsen- und Filtersysteme“, sagte Hewagama. „Dadurch können wir eine erstellen Instrument mit geringer Masse und kompakter Brennebene die jetzt für die Infraroterkennung mit kleineren, effizienteren Kühlschränken gekühlt werden können. „Kleinere Satelliten und Missionen können von seiner Auflösung und Präzision profitieren.“
Der Ingenieur Murzy Jhabvala leitete die anfängliche Entwicklung des Sensors im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, und leitete außerdem die aktuellen Filterintegrationsbemühungen. Jhabvala leitete auch das Experiment mit einer kompakten Wärmebildkamera auf der Internationalen Raumstation, das demonstrierte, wie das geht Neue Sensortechnologie könnte im Weltraum überleben und gleichzeitig erwies es sich als großer Erfolg für die Geowissenschaften. Mehr als 15 Millionen Bilder, die in zwei Infrarotbändern aufgenommen wurden, brachten den Erfindern Jhabvala und den NASA-Goddard-Kollegen Don Jennings und Compton Tucker die Auszeichnung „Erfindung des Jahres 2021“ der Agentur ein.
Testdaten detaillierte Informationen zu den Waldbränden bereitgestelltein besseres Verständnis der vertikalen Struktur der Wolken und der Atmosphäre der Erde und erfasste einen Aufwind, der durch Wind verursacht wird, der von den terrestrischen Strukturen der Erde aufsteigt und als Schwerewelle bezeichnet wird.
Innovative Infrarotsensoren nutzen Schichten sich wiederholender molekularer Strukturen, um mit einzelnen Photonen oder Lichteinheiten zu interagieren. Die Sensoren lösen mehr Infrarotwellenlängen mit höherer Auflösung auf: 80 Meter pro Pixel aus der Umlaufbahn im Vergleich zu 375 bis 1.000 Metern, die mit aktuellen Wärmebildkameras möglich sind.
Der Erfolg dieser Wärmemesskameras hat Investitionen angezogen vom Earth Sciences Technology Office (ESTO) der NASA, Small Business Innovation and Research und anderen Programmen, um deren Umfang und Anwendungen weiter anzupassen.
Jhabvala und das Advanced Terrestrial Imaging Thermal Infrarot Sensor (ALTIRS)-Team der NASA entwickeln eine Sechsbandversion für das diesjährige Airborne LiDAR, Hyperspectral, and Thermal Imaging (G-LiHT)-Projekt. Diese Kamera, die erste ihrer Art, werde die Oberflächenwärme messen und es ermöglichen, die Umweltverschmutzung zu überwachen und Brände mit hohen Bildraten zu beobachten, sagte er.
Der NASA-Goddard-Erdforscher Doug Morton leitet ein ESTO-Projekt zur Entwicklung eines kompakten Feuerbildgebers zur Erkennung und Vorhersage von Waldbränden. „Wir werden nicht weniger Brände sehen, deshalb versuchen wir zu verstehen, wie Brände während ihres gesamten Lebenszyklus Energie freisetzen“, sagte Morton. «„Dies wird uns helfen, die neue Natur von Bränden in einer zunehmend brennbaren Welt besser zu verstehen.“
CFI wird sowohl die heißesten Brände überwachen, die mehr Treibhausgase freisetzen, als auch die kälteren, heißeren Kohlen und Aschen, die mehr Kohlenmonoxid und luftgetragene Partikel wie Rauch und Asche produzieren. „Das sind Schlüsselfaktoren, wenn es um die Sicherheit und das Verständnis der durch das Abfackeln freigesetzten Treibhausgase geht“, sagte Morton.
Nachdem Mortons Team den Brandbildgeber in Luftkampagnen getestet hat, geht er davon aus Rüsten Sie eine Flotte von 10 Kleinsatelliten aus Bereitstellung globaler Brandinformationen mit mehr Bildern pro Tag. In Kombination mit Computermodellen der nächsten Generation, sagte er, „können diese Informationen dem Forstdienst und anderen Feuerwehrbehörden helfen, Brände zu verhindern, die Sicherheit der Feuerwehrleute an vorderster Front zu verbessern und das Leben und Eigentum der Menschen zu schützen, die in der Gegend leben.“ die Feuer.”
Ausgestattet mit Polarisationsfiltern könnte der Sensor messen, wie Eispartikel in Wolken in der oberen Erdatmosphäre Licht streuen und polarisieren, sagte Dong Wu, Wissenschaftler am Goddard Earth der NASA.
Diese Anwendungen würden die PACE-Mission ergänzen (Plankton, Aerosol, Wolke, Ozean-Ökosystem) von der NASA, sagte Wu, die Anfang dieses Monats ihre ersten Lichtbilder veröffentlichte. Beide messen die Polarisation der Ausrichtung von Lichtwellen relativ zur Ausbreitungsrichtung aus verschiedenen Teilen des Infrarotspektrums.
„Die PACE-Polarimeter werden sichtbares Licht und kurzwelliges Infrarot überwachen“, erklärte er. „Die Mission wird sich auf die Aerosolwissenschaft und die Meeresfarbe anhand von Tagesbeobachtungen konzentrieren. Bei mittleren und langen Infrarotwellenlängen würde das neue Infrarotpolarimeter Wolken- und Oberflächeneigenschaften sowohl bei Tages- als auch bei Nachtbeobachtungen erfassen.“
In einem weiteren Projekt arbeitet Hewagama mit Jhabvala und Jennings zusammen Integrieren Sie lineare variable Filter Bietet noch mehr Details im Infrarotspektrum. Die Filter offenbaren die Rotation und Vibration atmosphärischer Moleküle sowie die Zusammensetzung der Erdoberfläche.
Diese Technologie könnte auch Missionen zu Gesteinsplaneten, Kometen und Asteroiden zugute kommen, sagte die Planetenforscherin Carrie Anderson. Er sagte, sie könnten Eis und flüchtige Verbindungen identifizieren, die in riesigen Wolken vom Saturnmond Enceladus ausgestoßen werden. „Es handelt sich im Wesentlichen um Eisgeysire, die natürlich kalt sind, aber Licht innerhalb der Nachweisgrenzen des neuen Infrarotsensors aussenden. „Die Beobachtung der Säulen vor der Sonne im Hintergrund würde es uns ermöglichen, ihre Zusammensetzung und vertikale Verteilung sehr deutlich zu identifizieren“, schloss er.
