Le misurazioni globali del vento e della temperatura nella termosfera inferiore (100-150 km sopra la Terra) sono le due variabili più importanti necessarie per prevedere con precisione il tempo spaziale e il cambiamento climatico. Una tecnica innovativa è stata sviluppata congiuntamente dal Laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University, GSFC, e JPL per effettuare queste misurazioni utilizzando l'emissione atomica di ossigeno a 2,06 THz (145 μm).

Un nuovo sensore, chiamato TeraHertz Limb Sounder (TLS), effettuerà queste misurazioni critiche in un'ampia gamma di condizioni di osservazione (ad es. giorno e notte, con e senza aurora presente) da un'orbita terrestre bassa. Non solo le misurazioni TLS consentiranno agli scienziati di studiare le interazioni dell'atmosfera neutra con la ionosfera e la magnetosfera sopra, miglioreranno la nostra comprensione fondamentale dei meccanismi e degli effetti nell'atmosfera superiore della Terra e in altre atmosfere planetarie e stellari. I dati aiuteranno anche i ricercatori a capire come l'atmosfera superiore è influenzata dalla variabilità solare (cioè, radiazione, venti solari magnetizzati, e particelle energetiche) e perturbazioni atmosferiche inferiori, processi geofisici critici che influenzano numerosi fenomeni meteorologici spaziali che presentano pericoli per i veicoli spaziali, umani nello spazio, e infrastrutture tecnologiche a terra.

Lo strumento TLS è abilitato da un ricevitore eterodina basato su arseniuro di gallio (GaAs) ad alta sensibilità che opera a temperatura ambiente. Nel 2016, il team ha sviluppato il diodo Schottky ad alta frequenza mostrato nella pagina precedente, che mescola il segnale in ingresso da 2,06 THz fino a una banda di frequenza intermedia per misurare le caratteristiche di emissione spettrale dell'ossigeno atomico nell'atmosfera. Questa tecnologia avanzata di miscelazione può essere utilizzata per costruire compatti, strumenti a bassa massa e bassa potenza per le piccole missioni satellitari della NASA.

Lo sviluppo di TLS maturerà e ottimizzerà un basso rumore, ricevitore THz ad alta sensibilità per far progredire la scienza eliofisica nelle future missioni meteorologiche spaziali con costi ridotti e rischi di pianificazione. Questo sforzo di sviluppo si concentra sull'integrazione del sistema ricevitore, ottimizzazione, e dimostrazione delle prestazioni dei sottosistemi chiave. Questo sistema di ricezione THz è progettato per funzionare a temperatura ambiente nello spazio utilizzando radiatori passivi, eliminando così la necessità di un criorefrigeratore dedicato che richiede risorse.

Nel 2016, il team ha completato lo sviluppo del concetto di ricevitore TLS e ha progettato e fabbricato con successo il mixer a diodi Schottky. La ricerca in corso si concentra sulla costruzione di un prototipo di strumento modello e sull'esecuzione di misurazioni della sensibilità del ricevitore per verificare le prestazioni del ricevitore.