CTIM: prueba de tecnología futura para extender una de las mediciones de ciencias de la tierra ‘más importantes’
un satélite en miniatura del tamaño de una caja de zapatos
A partir de julio de 2022, el satélite en miniatura del tamaño de una caja de zapatos orbitará la Tierra y controlará cuánta energía solar llega a la atmósfera.
Los científicos ahora están finalizando los primeros cinco meses de análisis de las mediciones que recopiló mientras estaba en órbita.
El Sol es la mayor fuente de energía de la Tierra, empequeñeciendo la energía generada por el núcleo de la Tierra y desempeñando un papel importante en el clima global. Una medición precisa y precisa de cuánta energía solar es absorbida por la Tierra, la Irradiación solar total (TSI), es fundamental para nuestra comprensión del sistema climático de la Tierra.
El CubeSat, llamado Compact Total Irradiance Monitor-Flight Demonstration, o CTIM-FD, se encuentra en una misión de un año para desarrollar y probar nuevas tecnologías para medir TSI.
CTIM-FD fue diseñado y construido por el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de la Universidad de Colorado Boulder.
Una parte clave de esta misión es comparar directamente las mediciones de CTIM con sus contrapartes más grandes para demostrar que puede realizar mediciones con la misma exactitud y precisión.
“La misión CTIM juega un papel clave en la medición de la radiación solar en el futuro. La plataforma CubeSat nos permite pasar del concepto a la demostración en órbita más rápido que la tecnología espacial tradicional, lo que nos permite demostrar rápidamente su viabilidad y aprender cómo mejorar el diseño de instrumentos para futuras misiones”, dijo David Harber. , investigador principal (PI) e ingeniero de instrumentos de la misión CTIM-FD en LASP.
Aislar exactamente cuánta energía proviene del sol ayuda a los científicos del clima a separar los diversos componentes naturales y humanos del presupuesto energético de la Tierra. TSI, medida en vatios por metro cuadrado, fue nombrada una de las medidas “más importantes” para los científicos de la Tierra en la última Encuesta decadal de ciencias de la tierra.
Ampliación de un importante registro climático de 40 años
Desde 1978, los científicos han estado utilizando varios instrumentos espaciales para medir el TSI. El CTIM es una versión más pequeña y liviana de los monitores de iluminación total (TIM) construidos anteriormente en LASP, utilizados en varias misiones. Estos incluyen: el Experimento de Radiación Solar y Clima (SORCE) de 2003 a 2020; Experimento de transferencia de calibración de irradiación solar total de 2013 a 2019; y el sensor de luz solar total y espectral 1 (TSIS-1) en la Estación Espacial Internacional desde 2017.
Estos y otros instrumentos han mantenido un registro continuo de la radiación solar total durante más de 40 años, proporcionando a los científicos del clima un conjunto de datos invaluable. LASP ha proporcionado esta medida durante los últimos 20 años. Mantener este registro ininterrumpido de datos TSI es fundamental para preparar a los futuros científicos para comprender y mitigar los efectos del cambio climático.
Más pequeño, más ligero, más barato
Pero estos instrumentos más grandes y pesados son más caros de construir y operar. CTIM se ha hecho más pequeño y ligero utilizando una serie de innovaciones. El principal de ellos fueron los nuevos bolómetros de silicio, desarrollados en colaboración con el grupo de detectores y fuentes de cantos rodados del NIST dirigido por John Lehman y diseñado por Nathan Tomlin en el NIST.
Los detectores de silicio absorben la luz óptica utilizando nanotubos de carbono. Los nanotubos se cultivaron verticalmente, formando una superficie muy oscura para absorber y calentar la luz solar. El detector también tiene un termistor hecho de un material cuya resistencia depende de su temperatura, lo que proporciona una medición muy precisa del calor radiante.
“El corazón del instrumento es el detector y, por lo tanto, miniaturizar los detectores es un paso clave en la miniaturización de instrumentos”, dijo Harber. “Los detectores tradicionales usan cavidades más grandes para absorber la luz, pero los nanotubos de carbono pueden absorber tanto como una cavidad con una superficie plana”.
CTIM se lanzó a bordo de Virgin Orbit Launcher One para participar en la misión STP-Sat 28A de la Fuerza Espacial de EE. UU. y fue financiado a través del programa InVEST en la Oficina de Tecnologías de Ciencias de la Tierra de la NASA. Los equipos de sistemas de datos y operaciones de la misión CubeSat de LASP proporcionan comando, enlace descendente, adquisición de datos y análisis de datos para las operaciones CTIM-FD a través de estaciones terrestres en LASP en Boulder.
Las mediciones en órbita de CTIM se presentarán en la reunión anual de la Sociedad Meteorológica Estadounidense en Denver en enero de 2023.
LASP es un instituto de investigación de la Universidad de Colorado Boulder con la misión de cambiar la comprensión del espacio por parte de las personas mediante la incorporación de nuevas tecnologías y enfoques a la ciencia espacial. Fundado diez años antes que la NASA, LASP es el único instituto de investigación académica del mundo que envía instrumentos a todos los planetas de nuestro sistema solar.
