立方体卫星准备从太空测量地球的温度

时间:2020-01-02 17:18 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

立方体卫星准备从太空测量地球的温度

美国国家航空航天局资助的一颗小型卫星,也是SpaceX“龙”号宇宙飞船上的众多乘客之一,突然间被送上了天空,执行一项任务,以证明它的新技术可以改变我们测量地球的方式,并最终改变我们测量月球的方式。

2019年12月5日,立方体卫星(又称CIRiS)上的小型太空红外辐射计从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射到国际空间站。这颗背包大小的卫星旨在收集、处理和校准红外图像,首次从一颗小卫星上显示地球温度。如果我们能做到这一点,我们就大大提高了数据在地球科学应用、土地和水管理方面的价值。鲍尔航空航天公司的首席调查员大卫·奥斯特曼说。

农民可以利用CIRiS的数据来判断一片柑橘林是否需要更多的水,或者葡萄园是否太湿。事实上,农民、水资源管理人员和其他决策者正开始利用更大的传感器,如美国地质调查局和美国宇航局联合运营的Landsat 8号上的热红外传感器(TIRS),对耗水量进行遥感估算。

CIRiS的目标是展示新的能力,以补充美国宇航局未来的地球观测任务,如地球资源探测卫星(Landsat),增加图像收集的频率,同时潜在地减少尺寸和成本。“我们希望在每件事上都能达到高绩效,同时还能适应小空间,”奥斯特曼说。

甚至在西里斯离开地球之前,美国宇航局就资助了它的兄弟——L-西里斯,它有一个“L”对于月球,前往月球并使用类似的仪器来识别月球矿物。L-CIRiS也将由Ball Aerospace公司建造,并被选为美国国家航空航天局(NASA)的阿尔特弥斯(Artemis)月球计划的一部分,该计划将帮助美国国家航空航天局(NASA)在2024年之前将宇航员送上月球,为将人类送上火星做准备。

地球观测圈目前在空间站上。它将在那里停留几个星期,直到它被转移到天鹅座货运飞船上,它将比空间站高出100公里进行部署。

小卫星,大数据

包括立方体卫星在内的小型卫星在NASA的探索、技术演示、科学研究和教育调查中发挥着越来越大的作用。迄今为止的任务包括行星空间探索、地球观测、地球和空间基础科学。立方体卫星还被用于开发前沿空间技术,如尖端激光通信、星对星通信和自主移动能力。

CIRiS CubeSat可以远程测量地球表面温度,它缩小了许多组件的体积,并消除了传统仪器用于收集长波(红外光谱)图像的其他部分。这些图像以“热图”上的颜色表示冷热地区。显示。

一旦CIRiS收集了这些图像,它就会在轨道上对它们进行校准,这意味着它会给每个像素分配经过验证的数值。“校准可以让你获取数据,并将它们进一步推向具有科学意义的地方,为真正的科学做出贡献,”奥斯特曼说。你不仅可以看到一片土地是否比它周围的环境温暖,你还可以看到有多少。

例如,红外测量可以帮助科学家更好地理解蒸发蒸腾,即从土壤中蒸发的水加上植物叶片在散发或呼吸时释放的水。蒸发蒸腾作用有助于植物降温,因此温度是植物生长发育的关键指标。水使用。了解蒸发蒸腾的定量水平对作物种植者是有用的,因为他们可以确定哪些植物需要更多的水。

CIRiS任务的目标是验证和演示新技术。如果成功的话,下一步可能的任务是增加收集光谱可见部分图像的能力,以确定植物;颜色和叶面积。可见光可以揭示植物吸收了多少阳光以及它们的健康状况。

立方体卫星准备从太空测量地球的温度

应用数据

例如,收集可见光和红外波段的图像将有助于葡萄栽培行业。用于酿酒的葡萄需要特定的生长环境。“种植者通常希望能够在葡萄生长的特定阶段施加压力,以控制植被的生长,这决定了葡萄的含糖量以及其他品质。”美国马里兰州贝尔茨维尔农业研究局的科学家比尔·库斯塔斯说。

比尔·库斯塔斯和他的同事玛莎·安德森正在领导一个由美国国家航空航天局资助的名为GRAPEX的项目,该项目与葡萄酒厂e&j Gallo合作,旨在将热遥感信息整合到葡萄园的灌溉决策工具中。“为了达到种植者想要达到的目标,灌溉酿酒葡萄是一个巨大的挑战,”安德森说。

在更大的范围内,加州各地的农作物种植者需要能够报告他们的用水情况,以遵守加州可持续地下水管理法案(SGMA),该法案旨在帮助加州更有效地利用和保护为其提供淡水的地下水水库。种植者认为遥感蒸发蒸腾信息对于符合SGMA是有价值的,因为他们可以利用遥感来估计他们正在使用多少水,而不是试图从他们的灌溉记录中挖掘这些信息。安德森说。

测试技术

CIRiS收集红外线能量并使用“焦平面”将能量转化为电信号,类似于数码相机将可见光转化为电信号。奥斯特曼说,许多用于红外探测的焦平面需要在低温条件下工作,因此必须使用低温冷却器来确定这些温度。研究小组决定使用另一种不用低温冷却的焦平面来减小传感器的尺寸。

尽管CIRiS&rsquo ' s焦平面不具有与更大的带有制冷机的焦平面相同的灵敏度,但它希望用强大的数据处理能力来弥补任何缺陷。“我们试图用软件性能代替硬件性能,”奥斯特曼说。软件方面,或数据处理,是在航天器上开始的,然后在数据下行连接到地面后继续进行。

CIRiS收集的数据可以与NASA目前在太空中的其他热传感器(如生态系统太空热辐射计实验)的图像进行比较。安德森说,总的来说,美国宇航局的研究工具,如CIRiS和ECOSTRESS,有助于确定最佳的传感器特性,可以转化为长期的监测项目。

如果立方体卫星成功地证明了它可以在太空中运行,奥斯特曼希望能看到一小群环状的仪器环绕地球运行。轨道上的多个立方体卫星将使我们能够尽可能经常地测量蒸发蒸腾和其他现象的变化。

“看到小型仪器和宇宙飞船为我们了解地球,最终了解月球做出贡献,真的很令人兴奋。”奥斯特曼说。

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