p Ferramentas e tecnologias de teste para reabastecimento e reparo de satélites em órbita não serão a única demonstração ocorrendo a bordo da Estação Espacial Internacional durante a próxima Missão 3 de Reabastecimento Robótico da NASA, ou RRM3. p Um avançado, câmera térmica altamente compacta que traça sua herança para uma que agora voa no Landsat 8 da NASA foi montada em um canto da carga útil RRM3 e dessa posição irá fotografar e gravar a superfície da Terra abaixo, uma vez que o veículo de reabastecimento SpaceX Dragon entregue a carga ao posto avançado em órbita em novembro.

p Enquanto o RRM3 demonstra suas ferramentas de manutenção de satélites desenvolvidas especialmente pela Divisão de Projetos de Manutenção de Satélite da NASA, seu companheiro de carona, o Compact Thermal Imager, ou CTI, irá criar imagens e medir incêndios, mantos de gelo, geleiras, e temperaturas da superfície da neve.

p O CTI também medirá a transferência de água do solo e das plantas para a atmosfera - medidas importantes para compreender o crescimento das plantas. Muitas das condições que os cientistas da Terra estudam, incluindo estes, são facilmente detectados nas bandas de comprimento de onda infravermelho ou térmico.

p Tecnologia Strained-Layer Superlattice Habilita CTI

p A tecnologia de habilitação do CTI é uma tecnologia fotodetectora relativamente nova conhecida como Strained-Layer Superlattice, ou SLS.

p Além de ser muito pequeno, medindo quase 40 centímetros de comprimento e 15 centímetros de altura, SLS consome pouca energia, opera em temperaturas de nitrogênio líquido, é facilmente fabricado em um ambiente de alta tecnologia, e é barato "quase ao ponto de ser descartável, "disse Murzy Jhabvala, um engenheiro de detecção no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. Jhabvala colaborou com seu parceiro da indústria, o QmagiQ baseado em New Hampshire, para desenvolver o conjunto do detector SLS.

p A tecnologia do detector também é personalizada de forma rápida e fácil para diferentes aplicações, ele adicionou. O Laboratório de Desenvolvimento de Detectores Goddard, por exemplo, fabricou recentemente um 1, 024 x 1, Matriz SLS de 024 pixels e planeja aumentar seu tamanho para 2, 048 x 2, 048 pixels em um futuro muito próximo.

p Outra tecnologia de capacitação que a CTI e seus detectores SLS empregarão é o SpaceCube 2.0 desenvolvido por Goddard, um poderoso sistema de computação híbrida que controlará o instrumento e processará as imagens e vídeos que ele faz enquanto está em órbita.

p O objetivo da demonstração, Jhabvala disse, é elevar o nível de prontidão de tecnologia do SLS para nove - ou TRL-9 - o que significa que ele voou no espaço e demonstrou que opera bem sob as condições ambientais extremas encontradas no espaço. "Este é um marco tecnológico muito importante, "Jhabvala disse." Precisávamos dessa missão. Quando demonstramos nossa matriz de detectores, várias cópias podem ser feitas, montado, e alinhados em arranjos de planos focais que nos permitiriam, no futuro, fazer imagens de grandes áreas da superfície da Terra a partir do espaço. "

p Baseado em QWIP

p SLS é baseado no fotodetector Quantum Well Infrared, ou QWIP, tecnologia que Jhabvala e seus colaboradores do governo e da indústria passaram mais de duas décadas refinando. Os detectores QWIP agora estão operando no Landsat 8 e estarão voando no próximo instrumento de sensor infravermelho térmico Landsat 9, que os cientistas de Goddard construíram para monitorar a vazante e o fluxo dos níveis da superfície da terra e a saúde da vegetação - dados que os estados ocidentais usam para monitorar o consumo de água.

p Como seu predecessor QWIP, SLS é um detector de grande formato. As matrizes são fabricadas em um wafer semicondutor. A superfície do wafer consiste em centenas de camadas muito finas de materiais diferentes que crescem epitaxialmente e são ajustadas para absorver fótons infravermelhos e convertê-los em elétrons - as partículas fundamentais que transportam uma corrente elétrica. Apenas luz com uma energia específica, ou comprimento de onda, pode liberar os elétrons. Um chip de leitura diretamente acoplado ao conjunto converte os elétrons em uma voltagem que um computador usa para recriar uma imagem da fonte infravermelha. O CTI também pode capturar vídeo de sua órbita a cerca de 249 milhas acima da superfície da Terra.

p Dez vezes mais sensível

p Comparado com seu predecessor QWIP, Os detectores SLS são 10 vezes mais sensíveis e operam em uma faixa espectral infravermelha mais ampla e em temperaturas substancialmente mais quentes - 70 K (cerca de -334 graus Fahrenheit) para a matriz SLS em comparação com 42 K (cerca de -384 graus Fahrenheit) para a matriz QWIP.

p O aumento da temperatura operacional terá vários efeitos positivos em missões futuras, Jhabvala disse.

p A radiação infravermelha é sentida como calor. Portanto, detectores projetados para medir comprimentos de onda infravermelhos devem ser resfriados para evitar que o calor gerado dentro de um instrumento ou espaçonave contamine as medições do objeto que está sendo observado. É por isso que os engenheiros usam resfriadores criogênicos e outros dispositivos para manter os conjuntos de detectores e outros componentes essenciais do instrumento tão frios quanto necessário.

p Como Jhabvala e sua equipe criaram uma matriz que pode operar em temperaturas mais quentes, seu sistema de refrigeração é menor e consome menos energia. No futuro, esses atributos levarão a satélites menores, aumento da longevidade, ciclos de construção mais curtos, e um custo menor, Jhabvala disse.

p Poucos meses antes do lançamento do RRM3, Jhabvala refletiu sobre a evolução de sua tecnologia fotodetectora e colaboração com QmagiQ, que recebeu bolsas de pesquisa de inovação em pequenas empresas da NASA para criar a tecnologia que a equipe do CTI então reforçou para uso no espaço. "Juntos, com esta empresa, fizemos algumas conquistas notáveis ​​ao longo dos anos, "Disse Jhabvala." Nossa colaboração contínua rendeu retornos verdadeiramente extraordinários para a NASA e o governo dos EUA. Dou muito crédito ao QmagiQ e à NASA. "