La vista dall'ER-2 della NASA che vola a circa 65, 000 piedi (19, 812 metri) vicino a un fuoco controllato che brucia vicino a Flagstaff, Arizona, durante la campagna aerea di caratterizzazione dell'aerosol da Polarimeter e Lidar (ACEPOL) il 7 novembre, 2017. Credito:NASA/Stu Broce
Gli scienziati hanno recentemente completato voli di prova con prototipi di potenziali sensori satellitari, inclusi due del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, negli Stati Uniti occidentali, sondare domande scientifiche di base sugli aerosol, nuvole, la qualità dell'aria e gli ecosistemi oceanici globali.
La campagna di volo, chiamata caratterizzazione aerosol da polarimetro e lidar (ACEPOL), ha cercato di testare le capacità di diversi strumenti proposti per lo studio di pre-formulazione Aerosol-Cloud-Ecosystem (ACE).
Gli aerosol sono piccole particelle solide o liquide sospese nell'atmosfera terrestre, come polvere fine, Fumo, polline o fuliggine. Queste particelle disperdono e assorbono la luce solare e sono fondamentali per la formazione di nuvole e precipitazioni. Gli scienziati possono analizzare questa luce diffusa usando strumenti come polarimetri, che misurano il colore e la polarizzazione della luce diffusa, e lidar, che utilizzano i laser per sondare l'atmosfera. Insieme, questi set di dati forniscono informazioni chiave sulle proprietà dell'aerosol, compresa la taglia, forma e composizione chimica:informazioni che forniscono una migliore comprensione e valutazione dei loro effetti sul clima, clima e qualità dell'aria.
Prima di essere lanciato nello spazio, le versioni aviotrasportate dei sensori satellitari in genere fanno un giro di prova sul velivolo ad alta quota ER-2 della NASA. La piattaforma, con sede presso l'Armstrong Flight Research Center della NASA a Palmdale, California, vola ad altitudini fino a 70, 000 piedi (21, 336 metri), e fornisce un punto di osservazione e condizioni simili allo spazio. Facendo volare questi strumenti su un aereo prima di lanciarli nello spazio, scienziati e ingegneri possono apportare modifiche all'hardware e agli algoritmi di recupero dei dati.
Il mirino della cabina di pilotaggio nell'ER-2 mostra un fuoco controllato che brucia vicino a Flagstaff, Arizona, il 7 novembre 2017. Questo piccolo incendio ha offerto al team scientifico dell'ACEPOL un ambiente di prova diverso da osservare con il polarimetro e gli strumenti lidar a bordo dell'aereo. Credito:NASA / Stu Broce
L'ER-2 consente inoltre agli scienziati di osservare eventi specifici di interesse, come incendi o eruzioni vulcaniche, per ottenere una raccolta più completa di diversi tipi di aerosol in diverse condizioni. La fase di test dei velivoli nello sviluppo dei sensori è utile per garantire che gli strumenti raccolgano dati accurati e utili prima che la versione finale dei sensori faccia il suo viaggio nello spazio.
Oltre a testare le capacità di nuovi sensori, I voli ACEPOL hanno anche fornito dati di calibrazione e valutazione per il lidar satellitare Cloud-Aerosol Lidar e Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO) della NASA organizzando sottopassaggi satellitari come parte dei loro piani di volo. Oltre ai confronti con CALIPSO, ACEPOL contribuisce inoltre allo sviluppo di future missioni satellitari, tra cui EarthCare dell'Agenzia spaziale europea, l'Organizzazione europea per lo sfruttamento del satellite meteorologico operativo dei satelliti meteorologici di seconda generazione (METOP-SG), e il Multi-Angle Imager per aerosol (MAIA) e plancton della NASA, Aerosol, Nube, programmi per l'ecosistema oceanico (PACE). MAIA è in costruzione ed è gestito da JPL.
Il team ha completato nove voli che si sono conclusi a metà novembre, osservando obiettivi come la Central Valley della California e l'Oceano Pacifico, e fino all'est dell'Arizona, dove il team ha osservato il fumo di incendi boschivi controllati vicino a Flagstaff.
Dati preliminari HSRL-2 del volo ER-2 ACEPOL del 7 novembre, 2017, che mostra la struttura dell'aerosol e delle nuvole nell'atmosfera lungo la pista di volo. La terra è nera, il blu scuro indica aria limpida, il bianco indica nuvole d'acqua. I cirri trasparenti in alto nell'atmosfera si presentano nei colori giallo e arancione. Giallo, i colori verde e blu a quote più basse indicano aerosol. Credito:NASA / Sharon Burton
Il carico utile dell'ER-2 includeva quattro polarimetri aerotrasportati:Airborne Hyper-Angular Rainbow Polarimeter (AirHARP), Imager spettropolarimetrico multi-angolo aereo di JPL (AirMSPI), Spettropolarimetro aereo per l'esplorazione planetaria (AirSPEX) e il polarimetro a scansione di ricerca (RSP) e due strumenti lidar:Cloud Physics Lidar (CPL) e High Spectral Resolution Lidar-2 (HSRL-2). Ciascuno dei polarimetri ha utilizzato tecniche e angoli diversi per misurare e registrare i dati. Gli strumenti differivano anche l'uno dall'altro per dimensioni e potenza. Dal punto di vista ingegneristico, l'obiettivo finale della missione ACEPOL era comprendere meglio come queste differenze complessive si traducano nella raccolta dei dati.
La combinazione del polarimetro e degli strumenti lidar, insieme ai dati a terra provenienti da stazioni fisse di misurazione della qualità dell'aria, fornire agli scienziati un quadro più completo della distribuzione tridimensionale degli aerosol nell'atmosfera terrestre. L'utilizzo di una varietà di approcci diversi per la raccolta dei dati consente inoltre agli scienziati di distinguere tra vari tipi di aerosol (ad es. Fumo, polvere, inquinamento) e nubi (cirri, strato, eccetera.).
Colore della pista di volo ER-2 codificato in base alla quantità di aerosol per il volo del 7 novembre, 2017, per la campagna ACEPOL. La codifica a colori indica la quantità di aerosol nell'atmosfera, con i colori arancione e rosso che indicano più aerosol, secondo i dati preliminari HSRL-2. L'aerosol può includere fumo, inquinamento, polvere e sale marino. Credito:NASA / Sharon Burton
