Lo strumento laser lanciato in orbita il mese scorso a bordo dell'Ice della NASA, Cloud and land Elevation Satellite-2 (ICESat-2) sparato per la prima volta il 30 settembre. Con ciascuno dei suoi 10, 000 impulsi al secondo, lo strumento sta inviando 300 trilioni di fotoni verdi di luce al suolo e misurando il tempo di viaggio dei pochi che ritornano:il metodo alla base della missione di ICESat-2 per monitorare il cambiamento del ghiaccio della Terra. Entro la mattina del 3 ottobre, il satellite ha restituito le sue prime misurazioni dell'altezza attraverso la calotta glaciale antartica.

"Stavamo tutti aspettando con il fiato sospeso che i laser si accendessero e vedessero tornare quei primi fotoni, " disse Donya Douglas-Bradshaw, il project manager per l'unico strumento di ICESat-2, chiamato Advanced Topographic Laser Altimeter System, o ATLANTE. "Vedere tutto lavorare insieme in concerto è incredibilmente eccitante. Ci sono molte parti in movimento e questa è la dimostrazione che funziona tutto insieme".

ICESat-2 è stato lanciato il 15 settembre per misurare con precisione le altezze e come cambiano nel tempo. Lo fa cronometrando quanto tempo impiegano i singoli fotoni a lasciare il satellite, riflettere sulla superficie, e tornare al telescopio ricevitore sul satellite. Lo strumento ATLAS può cronometrare i fotoni con una precisione inferiore a un miliardesimo di secondo, che consente alla missione di rilevare piccoli cambiamenti nelle calotte glaciali del pianeta, ghiacciai e ghiaccio marino.

Una volta che ICESat-2 era nello spazio, il team ATLAS ha aspettato di accendere i laser per circa due settimane per consentire la dissipazione di eventuali contaminanti o gas terrestri.

"È molto critico quando si attivano i laser che non ci siano contaminanti perché si potrebbero danneggiare le ottiche, " Douglas-Bradshaw ha detto. "Quattordici giorni è ben oltre il tempo necessario per questo, ma volevamo essere al sicuro".

Durante quelle due settimane, il team operativo ICESat-2 ha acceso e testato i vari sistemi e sottosistemi del veicolo spaziale e dello strumento, e propulsori sparati per iniziare a posizionare il satellite nella sua orbita polare finale, circa 310 miglia (500 chilometri) sopra la Terra.

Prima ancora che il laser fosse acceso, però, la squadra attendeva con impazienza un altro traguardo, ha detto Douglas-Bradshaw. La porta che proteggeva il telescopio e gli elementi del rivelatore durante il lancio doveva essere aperta. La squadra ha avuto due possibilità di rilasciare uno dei due perni a molla per aprire la porta. Ciò è stato realizzato con successo il 29 settembre.

Il giorno successivo, era il turno del laser. Il team di ingegneri aveva lavorato con il team operativo che controlla lo strumento in orbita, quindi i comandi erano pronti per partire:prima accendendo il laser stesso, aspettando che si scaldi, e quindi impartire comandi per metterlo in modalità fuoco.

I livelli di energia del laser sono aumentati, e il dispositivo che avvia il sofisticato cronometro di ATLAS era attivo:due diversi, indicatori indipendenti che il laser stava sparando via.

"Eravamo tutti incredibilmente eccitati e felici, tutti stavano fotografando gli schermi che mostravano i grafici dei dati, " Douglas-Bradshaw ha detto. "Qualcuno ha notato:'Ora abbiamo una missione, ora abbiamo uno strumento.'"

Tre giorni dopo, il team ICESat-2 ha avuto il primo segmento di dati sull'altezza, presa mentre il satellite sorvolava l'Antartide.

I programmatori di computer sono stati svegli tutta la notte ad analizzare la latitudine, longitudine ed elevazione rappresentate da ciascun fotone che è tornato allo strumento ATLAS e alle 6 del mattino, Tom Neumann, Vice scienziato del progetto ICESat-2, stava inviando screenshot dei dati relativi all'altezza al resto della squadra.

"È stato incredibile, " Neumann ha detto. "Avendolo nello spazio, e non solo simulando dati a terra, è stupefacente. Questa è la vera luce che è andata da ATLAS alla Terra e viceversa".

Quando gli scienziati analizzano i dati preliminari di ICESat-2, esaminano quella che viene chiamata una "nube di fotoni, " o un grafico di ciascun fotone rilevato da ATLAS. Molti dei punti su una nuvola di fotoni provengono da fotoni di sfondo:la luce solare naturale riflessa dalla Terra nella stessa esatta lunghezza d'onda dei fotoni laser. Ma con l'aiuto di programmi per computer che analizzano i dati , gli scienziati possono estrarre il segnale dal rumore e identificare l'altezza del terreno sottostante.

La prima nuvola di fotoni generata da ICESat-2 mostra un tratto di misurazioni di elevazione dall'Antartide orientale, passando vicino al Polo Sud ad una latitudine di 88 gradi sud, proseguendo poi tra il ghiacciaio Thwaites e il ghiacciaio Pine Island nell'Antartide occidentale.

Il prossimo passo per ICESat-2 è una suite di procedure per ottimizzare lo strumento, Neumann ha detto, compresi i test per garantire che il laser punti all'angolo esattamente corretto e raggiunga la lunghezza d'onda esattamente corretta per consentire al maggior numero possibile di fotoni di colpire il rilevatore.

"Ci vorranno un paio di settimane in più, " Egli ha detto, "ma circa un mese dopo il lancio speriamo di iniziare a recuperare alcuni dati eccellenti di qualità scientifica".