Климатические спутники-близнецы размером с коробку для обуви вскоре будут изучать два самых отдаленных региона Земли — Арктику и Антарктику. Миссия NASA будет измерять количество тепла, которое планета излучает в космос из этих полярных регионов — информация, которая является ключевой для понимания баланса энергии, поступающей на Землю и уходящей с нее, и того, как это влияет на климат планеты.
Данные миссии Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment (PREFIRE) помогут улучшить наше понимание парникового эффекта на полюсах — в частности, способности водяного пара, облаков и других элементов атмосферы Земли задерживать тепло и не давать ему излучаться в космос. Исследователи будут использовать эту информацию для обновления климатических и ледовых моделей, что позволит лучше предсказать, как уровень моря, погода, снежный и ледяной покров могут измениться в условиях потепления.
Каждый из кубсатов PREFIRE будет использовать тепловой инфракрасный спектрометр для измерения тепла в виде энергии дальнего инфракрасного диапазона, излучаемой в космос поверхностью и атмосферой Земли.
Вот пять вещей, которые нужно знать об этой маленькой, но значимой миссии:
1. PREFIRE предоставит новую информацию о том, как атмосфера и лед Земли влияют на количество тепла, излучаемого в космос из Арктики и Антарктики.
Кубсаты будут собирать данные над полюсами с помощью сенсоров, чувствительных к 10-кратному увеличению длины инфракрасных волн по сравнению с другими аналогичными приборами. Информация, собранная миссией, поможет нам лучше понять, когда и где полюса излучают тепло в космос, а также почему Арктика с 1970-х годов теплеет более чем в 2,5 раза быстрее, чем остальная часть планеты.
2. Миссия PREFIRE будет направлена на изучение дальней инфракрасной части тепла, излучаемого Землей в космос.
Сразу за видимой частью электромагнитного спектра находится инфракрасная область — спектр света большой длины, который можно воспринимать как тепло. Практически все тепловые излучения Земли происходят в инфракрасном диапазоне длин волн от 4 до 100 микрометров. В холодных полярных регионах планеты 60 % теплового излучения приходится на дальние инфракрасные волны (длиннее 15 микрометров). У исследователей относительно мало данных о том, какие части Арктики и Антарктики излучают это тепло. PREFIRE поможет устранить этот недостаток знаний и даст ученым более полное представление о том, насколько эффективно дальнее инфракрасное тепло излучается такими элементами, как снег и морской лед, и как облака влияют на количество дальнего инфракрасного излучения, уходящего в космос.
3. Данные PREFIRE помогут улучшить полярные и глобальные климатические модели.
Восполняя пробелы в наших знаниях об энергетическом бюджете Земли, миссия PREFIRE поможет нам лучше понять, чем обусловлена потеря полярного льда на суше и в море, а также связанные с этим вопросы повышения уровня моря. Это поможет исследователям лучше предсказать, как изменится теплообмен между Землей и космосом в будущем и как эти изменения повлияют на такие явления, как таяние ледяных щитов, атмосферные температуры и глобальную погоду. Данные PREFIRE будут доступны для общественности через Центр научных данных NASA по атмосфере.
4. Кубсаты PREFIRE предназначены для ответа на важнейшие вопросы с помощью платформы, которая дешевле полноразмерного спутника.
Спутники PREFIRE используют достижения спектрометрии для измерения процессов, связанных с таянием и образованием льда, таянием и накоплением снега, а также изменениями в облачном покрове. Один спутник, который каждые несколько дней посещает один и тот же регион Земли, может отслеживать сезонные изменения, которые исследователи могут использовать для улучшения климатических моделей. Но для отслеживания взаимодействий между поверхностью Земли и атмосферой, например, временного влияния облачного покрова на температуру воздуха под ним, требуются более частые измерения. Два спутника на асинхронных околополярных орбитах, проходящие над заданной точкой Земли в разное время и рассматривающие одну и ту же область в течение нескольких часов друг за другом, могли бы уловить некоторые из этих более коротких по времени явлений.
5. Миссия PREFIRE помогает подготовить следующее поколение ученых, изучающих климат с помощью спутников.
NASA разработало программу PREFIRE совместно с Университетом Висконсин-Мэдисон, включая членов команды из университетов Мичигана и Колорадо. В миссии участвует разнообразная группа студентов и аспирантов, которые составляют значительную часть научной группы.
Первый спутник миссии Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment будет запущен с помощью ракеты Rocket Lab Electron уже в конце мая. Запуск второй части миссии запланирован на июнь 2024 года на той же ракете.
