Il 19 novembre 2016, Il satellite meteorologico più avanzato d'America è schizzato in orbita trasportando sei nuovi, strumenti all'avanguardia, capacità di osservazione notevolmente migliorate, e alcune calibrazioni cruciali del NIST.

GOES-R (Geostationary Operational Environmental Satellite-R Series) è il primo satellite ambientale GOES di ultima generazione, gestito da NOAA in collaborazione con la NASA. Quando finisce il suo periodo di shakedown, GOES-R sarà in grado di scansionare il pianeta cinque volte più velocemente e con una risoluzione quattro volte superiore rispetto a qualsiasi altro satellite di NOAA, tenere traccia degli eventi meteorologici regionali con immagini aggiornate ogni 30 secondi, e registrare continuamente la frequenza e la posizione dei fulmini. Monitorerà anche la meteorologia spaziale che può interrompere le prestazioni dei satelliti di navigazione e comunicazione, così come le rotte degli aerei commerciali e la rete elettrica nazionale.

Ma prima che potessero essere approvati per il lancio, I sensori e gli imager altamente sensibili di GOES-R hanno dovuto essere calibrati e testati per dimostrare che potevano funzionare secondo le impegnative specifiche della missione. Gli scienziati del NIST hanno svolto un ruolo chiave in quel processo, come hanno fatto per altri satelliti negli ultimi tre decenni.

L'Advanced Baseline Imager (ABI) è lo strumento principale su GOES-R (ribattezzato GOES-16 quando ha raggiunto l'orbita geostazionaria alla fine di novembre) per l'osservazione del tempo, oceani, e l'ambiente. Il radiometro, che misura le lunghezze d'onda e l'intensità della luce proveniente dalla superficie terrestre e dall'atmosfera, registra in 16 diverse bande di lunghezza d'onda dalla radiazione infrarossa alla luce visibile. (L'attuale imager GOES traccia cinque bande.) Poiché ogni tipo di condizione atmosferica o ambientale ha le sue caratteristiche distintive di lunghezza d'onda, la capacità di distinguere tre volte il numero di bande fornirà un livello di dati senza precedenti per l'imaging di tempeste e incendi, Fumo, aerosol, qualità dell'aria, inondazioni, la salute della vegetazione, e altro ancora.

Gli scienziati del NIST sono stati coinvolti con la NASA, NOAA, e appaltatori nel progetto ABI da oltre 10 anni, dallo sviluppo iniziale delle specifiche alle calibrazioni prima del lancio. Per le fasi finali del processo, il personale di varie parti della Sensor Science Division del NIST si è recato presso le strutture dell'appaltatore di strumenti Harris a Fort Wayne, IN, e Rochester, New York, spesso per settimane alla volta.

Il test e la calibrazione dell'ABI hanno richiesto molteplici procedure per garantire che le lunghezze d'onda e le intensità registrate sui sensori satellitari siano accurate e tracciabili al NIST e quindi al Sistema internazionale di unità (SI). Ciò comporta il confronto delle letture ABI con strumenti e standard di sorgenti luminose noti con precisione.

Parte di questo è stato fatto con radiometri portatili calibrati dal NIST; alcuni sono stati fatti al NIST, compresi i test di trasmittanza del filtro. Molto è stato fornito da una versione itinerante del sintonizzabile del NIST, funzione di sorgente a lunghezza d'onda stretta chiamata calibrazioni dell'irraggiamento spettrale e della risposta alla radiazione mediante sorgenti uniformi (SIRCUS). SIRCUS impiega laser sintonizzabili in modo continuo accoppiati in involucri cavi chiamati sfere integrative come sorgenti per testare la risposta dei sensori a incertezze fino allo 0,1%.

Il NIST è stato anche coinvolto nella calibrazione delle bande infrarosse ABI, utilizzando un radiometro criogenico portatile (il NIST Thermal-infrared Transfer Radiometer, TXR) per un test di 3 settimane in una camera a vuoto a Rochester. Il personale del NIST ha misurato la sorgente a infrarossi standard (IR) (una sorgente di infrarossi a corpo nero) per assicurarsi che fosse conforme alla scala NIST.

Molte delle bande GOES sono relativamente strette. banda 1, la banda visibile azzurra, importante per rilevare fumo e aerosol, copre solo lunghezze d'onda da 450 nm a 490 nm. banda 3, il gruppo "vegetariano", che rileva lo stato della vegetazione e le nuvole diurne, nebbia, aerosol, e il potenziale di incendio e alluvione, si estende su un intervallo altrettanto ristretto da 846 nm a 885 nm. banda 4, la banda dei "cirri", coprendo il vicino IR da 1360 nm a 1380 nm, è particolarmente sensibile agli alti, sottili cirri. Il grado di precisione richiesto nella risposta del sensore dipende dall'obiettivo dell'osservazione.

"Le misurazioni SIRCUS hanno risolto una discrepanza tra le lunghezze d'onda del centro di banda modellate e misurate e i passa-banda a favore dei risultati modellati, " dice lo scienziato del NIST Steve Brown, che ha eseguito molte delle misurazioni.

Un altro strumento chiave a bordo del GOES-R è l'Extreme Ultraviolet/X-ray Irradiance Sensors (EXIS), che tiene traccia delle variazioni della radiazione solare ad alta energia che hanno un impatto diretto sulle condizioni dell'alta atmosfera terrestre, influenzare la trasmissione radio e modificare la temperatura e le proprietà elettriche dell'aria ad altitudini superiori a 85 km. Monitora anche le radiazioni causate da eventi come i brillamenti solari. Queste misurazioni aiutano a fornire avvisi di tempeste periodiche di particelle cariche che soffiano via dal Sole e possono minacciare la qualità delle comunicazioni globali, il sistema GPS, e altre risorse orbitanti essenziali.

EXIS è stato calibrato utilizzando il Synchrotron Ultraviolet Radiation Facility (SURF III) del NIST a Gaithersburg, dottore, come una sorgente calcolabile assoluta di raggi X estremi (UV) e "morbidi". Progettato e costruito presso il Laboratorio di fisica dell'atmosfera e dello spazio (LASP) dell'Università del Colorado, gli strumenti EXIS sono stati calibrati su una gamma di lunghezze d'onda e intensità all'interno di un involucro sotto vuoto alla fine di una linea di luce SURF III. Lavorando con il personale del NIST, ci sono volute circa sei settimane per completare il lavoro, lo scienziato capo dell'EXIS Frank Eparvier e il suo team del LASP.

SURF III è spesso utilizzato per testare e calibrare i sensori per le missioni spaziali perché è una fonte di radiazione assolutamente accurata a lunghezze d'onda specifiche (con incertezze inferiori all'1% nell'intervallo da 4 nm raggi X a 400 nm UV), e ha un'uscita lineare che può essere variata su 11 ordini di grandezza in intensità. È importante controllare la linearità dell'EXIS su un ampio intervallo. "Per esempio, durante il ciclo solare di 11 anni, La radiazione UV può cambiare di un fattore 100, "dice Tommaso Lucatorto, leader del gruppo di radiazioni ultraviolette nel laboratorio di misurazione fisica del NIST.