43 miesiące – to rekordowo krótki czas na skonstruowanie nowego urządzenia prowadzącego badania w kosmosie. Tyle potrzebowali inżynierowie z Centrów Lotów Kosmicznych Goddarda NASA do budowy instrumentu o nazwie TIRS. Będzie ono z orbity mierzyć ziemskie temperatury, używając technologii opartych na fizyce kwantowej. Zebrane dane pomogą m. in. w gospodarowaniu zasobami wody na naszej planecie.

Nowy instrument satelitarny NASA dotarł do Orbital Sciences Corp. W Gilbert w Arizonie. Tam zostanie dołączony do kolejnej misji satelity Landsat.

 

Urządzenie o nazwie Thermal Infrared Sensor (TIRS) będzie rejestrować temperatury Ziemii, używając specjalnej technologii, w której do wykrywania ciepła zastosowano fizyke kwantową.

Pracowali niemal 24 godziny na dobę

Zespół inżynierów z Centrów Lotów Kosmicznych Goddarda NASA skonstruowali TIRS w przyspieszonym tempie – od planowania na papierze do zbudowania właściwego urządzenia trwało to 43 miesiące.

– Ten sukces był możliwy dzięki dwóm rzeczom: poświęceniu zespołu, który pracował prawie 24 godziny na dobę, i wykorzystaniu zaawansowanych siatek detekcyjnych, którymi dysponujemy dzięki temu, że Centrum Goddarda bardzo rozwinęło tę technologię – powiedział James Irons, naukowiec z projektu Landsat. – W TIRS zostanie ona po raz pierwszy wykorzystana w kosmosie – dodał.

Zaawansowana i tańsza technologia podczerwieni

TIRS będzie używać technologii Quantum Well Infrared Photodetectors (QWIPs) – fotodetektorów podczerwieni studni kwantowych do wykrywania długich fal światła emitowanych przez Ziemię. Intensywność tych fal, zwanych termiczną podczerwienią, zależy od temperatury jej powierzchni. 

Takie fale pozostają poza zasięgiem ludzkiego wzroku, ale są wykrywane pzrez “nocne” urządzenia termowizyjne. QWIPs daje nową, tańszą alternatywę dla zwykłych technologii podczerwieni. Siatki detekcyjne QWIPs zostały tak zaprojektowane, że są bardziej “wrażliwe” na specyficzny typ fal.

Uwięzione elektrony czekają na podwyższenie stanu

QWIPs działa na skomplikowanych zasad mechaniki kwantowej. Płytki półprzewodnika arsenku galu wiążą elektrony w stanie energetycznym zwanym “studnią”, dopóki termiczna podczerwień albo światło o określonej długości fali nie podniosą ich do wyższego stanu.

Wtedy elektrony tworzą sygnał elektryczny, który może być odczytywany i rejestrowany, tak aby utworzyć obraz cyfrowy. Czujniki QWIPs zastosowane w TIRS są wrażliwe na dwa pasma długości fal podczerwonych, co pomoże oddzielić temperaturę powierzchni Ziemi od tej z atmosfery.

Pomiary temperatury pomogą w gospodarce wodnej

O dołączeniu TIRS do satelity zdecydowało to, że dokładne pomiary urządzenia mogą pomóc w zarządzaniu zasobami wody na Ziemi. Dokladne pomiary temperatur pomogą wskazać, jaki jest poziom wilgoci na różnych obszarach naszej planety. W jaki sposób? – Na przykład nawadniane pola są chłodniejsze od tych, które cierpią z powodu braku wilgoci – tłumaczy Weronika Otero, inżynier cieplny TIRS.

– Podczas gdy np. 80 proc. świeżej wody w zachodniej części USA jest używanych do nawadniania upraw, TIRS będzie nieocenionym narzędziem zarządzania zużyciem wody – potwierdza Rick Allen, dyrektor badań nad zasobami wodnymi Uniwersytu Idaho.

Kolejna misja satelity Landsat ma wyruszyć w styczniu przyszłego roku z bazy amerykańskich sił powietrznych w Vandenbergu w Kalifornii.

Źródło: NASA, tvnmeteo.pl

Polecane: