14/12/2021
215 vistes
13 agrada
És difícil de creure que la missió eòlica Aeolus de l’ESA fa tres anys que orbita la Terra i, notablement, hagi superat la seva fita de vida útil. Aeolus ha anat molt més enllà del seu objectiu original de demostrar que la tecnologia làser innovadora pot oferir perfils globals del vent; les seves dades es distribueixen als serveis de previsió meteorològica de tot el món en menys de tres hores de mesuraments a l’espai. A més, Aeolus ha posat les bases per a futures missions de satèl·lit lidar eòlic Doppler.
En ser un aspecte tan dinàmic i relativament invisible de l’entorn terrestre, el vent és especialment difícil de mesurar des de l’espai. No obstant això, la necessitat d’aquestes mesures la va identificar fa molts anys, per exemple, l’Organització Meteorològica Mundial, responsable del Sistema Mundial Integrat d’Observació Global. Aquest sistema, que inclou un gran nombre d’observacions meteorològiques i ambientals realitzades des de terra, vaixells, atmosfera superior i espai, és utilitzat pels serveis meteorològics d’arreu del món.
Com a part del programa FutureEO de l’ESA, Aeolus és una missió d’investigació Earth Explorer. Però també va ser dissenyat per demostrar com la sofisticada tecnologia Doppler Wind Lidar pot abordar la necessitat de més mesures de vent per millorar les previsions meteorològiques.
L’únic instrument d’Eols es diu ALADIN. El seu làser transmet polsos breus i ràpids de llum ultraviolada cap a la Terra. Aquesta llum rebota en molècules d’aire i partícules com la pols de l’atmosfera. La petita fracció de llum que es dispersa cap al satèl·lit és recollida per un gran telescopi. Tot això permet mesurar la velocitat horitzontal dels vents del món en els 30 km més baixos de l’atmosfera.
Durant els darrers tres anys, els científics han estat utilitzant la informació d’Eol per entendre més sobre els sistemes que influeixen en el nostre clima i el nostre clima.
No obstant això, el seu major assoliment és el fet que la qualitat de les dades d’Aeolus és tan bona que els centres meteorològics han estat introduint les dades als models de previsió meteorològica diària des del gener de 2020.
Això ha estat especialment rellevant durant la pandèmia de Covid, que, a la primavera del 2020, va provocar una disminució del nombre de vols comercials que normalment proporcionen mesures úniques de vent, temperatura i pressió al llarg de les seves rutes de vol. Amb menys mesures disponibles des dels avions per a les previsions meteorològiques, Aeolus ha estat un contribuent important per ajudar a omplir el buit.
La científica de la missió Aeolus de l’ESA, Anne Grete Straume, va dir: “Aeolus ha estat un gran impuls per ajudar-nos a entendre la complexitat dels sistemes eòlics de la Terra i com influeixen en el temps i el clima, tal com es descriu en un recent article. paper publicat a Cartes de recerca geofísica.
“L’article mostra com les observacions d’Aeolus a la troposfera superior tropical i a l’estratosfera inferior han ajudat a corregir els models meteorològics per representar millor el flux atmosfèric capturant la cisalla del vent causada per les ones Kelvin.
“Gràcies a la qualitat i la singularitat de les dades, quatre centres meteorològics europeus han estat utilitzant les dades d’Aeolus per a les seves previsions diàries des del 2020, i el centre nacional de previsió meteorològica a abast mitjà de l’Índia també va començar a beneficiar-se d’Aeolus aquest any. Això demostra que Aeolus ha assolit clarament un objectiu clau d’utilitzar-se per a les previsions diàries, però també demostra com es pot utilitzar la tecnologia per a missions de seguiment”.
La missió Aeolus va estar en desenvolupament durant diversos anys abans de ser llançada finalment el 2018. La tecnologia lidar era completament nova i difícil de realitzar.
El gerent de càrrega útil d’Aeolus de l’ESA, Denny Wernham, va assenyalar: “Aeolus va ser extremadament difícil de desenvolupar. Va ser dissenyat com una missió de demostració i, sorprenentment, encara el tenim en bona salut i ofereix dades valuoses per a la ciència i la previsió meteorològica tres anys després de posar-se en òrbita. Gràcies a Aeolus, hem adquirit una valuosa experiència i coneixement per al desenvolupament de possibles futurs satèl·lits eòlics Doppler Lidar a l’espai”.
Tot i que la missió ha demostrat sens dubte que aquesta tecnologia làser funciona a l’espai, un observatori a l’Argentina que busca raigs còsmics també ha descobert que els lidars espacials podrien ajudar a calibrar les escales d’energia de diferents observatoris de raigs còsmics.
Científics de l’Institut de Física d’Astropartícules de l’Institut Tecnològic de Karlsruhe a Alemanya i de l’Institut Nacional de Física Nuclear d’Itàlia que estudien els raigs còsmics de l’espai exterior utilitzant informació de l’Observatori Pierre Auger d’Argentina, van notar un senyal recurrent inesperat a les seves dades. Juntament amb científics de l’Institut de Física Atmosfèrica del Centre Aeroespacial Alemany, van esbrinar que l’observatori estava detectant un senyal emès per Aeolus.
L’observatori s’utilitza per estudiar l’origen dels raigs còsmics d’ultraalta energia. Els telescopis òptics de camp ampli detecten la radiació de fluorescència emesa per molècules de nitrogen excitades com a cascades de partícules induïdes per raigs còsmics. Les línies de fluorescència més fortes es troben a l’ultraviolat, a prop de la freqüència de 355 nm del làser Aeolus. El senyal làser d’Aeolus escombra la vista de l’observatori cada setmana.
Michael Unger, de l’Institut de Tecnologia de Karlsruhe, va explicar: “Tenim previst utilitzar aquest raig làser des de l’espai per a estudis sistemàtics de la densitat dels aerosols sobre l’observatori i per al calibratge dels nostres telescopis. Les futures missions lidar basades en satèl·lits es podrien dissenyar per ajudar a la calibració creuada de les escales d’energia de diferents observatoris de raigs còsmics”.
L’observatori també està ajudant l’ESA a entendre més sobre les complexitats dels làsers espacials.
Toni Tolker-Nielsen, director en funcions dels Programes d’Observació de la Terra de l’ESA, va afegir: “El treball de l’Observatori Pierre Auger també ha estat extremadament important per proporcionar nous coneixements i proves independents que ens ajudaran a entendre millor les complexitats tècniques de l’ús de làsers a l’espai. Aquests resultats confirmen que els observatoris de raigs còsmics poden oferir un mètode independent i potent per mesurar el rendiment dels làsers de satèl·lit d’observació de la Terra, obrint el camí a la col·laboració futura amb altres missions”.
