p As medições globais de vento e temperatura na baixa termosfera (100-150 km acima da Terra) são as duas variáveis ​​mais importantes necessárias para prever com precisão o clima espacial e as mudanças climáticas. Uma técnica inovadora está sendo desenvolvida em conjunto pelo Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, GSFC, e JPL para fazer essas medições usando a emissão atômica de oxigênio a 2,06 THz (145 μm). p Um novo sensor, denominado TeraHertz Limb Sounder (TLS), fará essas medições críticas sob uma ampla gama de condições de observação (por exemplo, dia e noite, com e sem aurora presente) de uma órbita baixa da Terra. Não só as medições de TLS permitirão aos cientistas estudar as interações da atmosfera neutra com a ionosfera e magnetosfera acima, eles irão melhorar nossa compreensão fundamental dos mecanismos e efeitos na atmosfera superior da Terra e outras atmosferas planetárias e estelares. Os dados também ajudarão os pesquisadores a entender como a alta atmosfera é afetada pela variabilidade solar (ou seja, radiação, ventos solares magnetizados, e partículas energéticas) e distúrbios atmosféricos inferiores - processos geofísicos críticos que influenciam inúmeros fenômenos meteorológicos espaciais que apresentam riscos para as espaçonaves, humanos no espaço, e infraestrutura tecnológica no local.

p O instrumento TLS é habilitado por um receptor heteródino baseado em diodo de arseneto de gálio (GaAs) de alta sensibilidade que opera em temperatura ambiente. Em 2016, a equipe desenvolveu o diodo Schottky de alta frequência mostrado na página anterior, que mistura o sinal de entrada de 2.06 THz até uma banda de frequência intermediária para medir as características de emissão espectral do oxigênio atômico na atmosfera. Esta tecnologia avançada de misturador pode ser usada para construir compactos, instrumentos de baixa massa e baixa potência para as missões de pequenos satélites da NASA.

p O desenvolvimento de TLS amadurecerá e otimizará um baixo ruído, receptor THz de alta sensibilidade para o avanço da ciência da Heliofísica em futuras missões de clima espacial com custos reduzidos e riscos de cronograma. Este esforço de desenvolvimento se concentra na integração do sistema receptor, otimização, e demonstração do desempenho do subsistema principal. Este sistema receptor THz é projetado para operar em uma temperatura ambiente no espaço usando radiadores passivos, eliminando assim a necessidade de um resfriador criogênico dedicado e exigente.

p Em 2016, a equipe concluiu o desenvolvimento do conceito de receptor TLS e projetou e fabricou com sucesso o misturador de diodo Schottky. A pesquisa em andamento está focada na construção de um protótipo de instrumento modelo e na realização de medições de sensibilidade do receptor para verificar o desempenho do receptor.