Ilustração de ICESat-2. Crédito:Goddard Space Flight Center da NASA
O instrumento a laser que foi lançado em órbita no mês passado a bordo do Ice da NASA, Nuvem e Terra Elevação Satélite-2 (ICESat-2) disparado pela primeira vez em 30 de setembro. Com cada um de seus 10, 000 pulsos por segundo, o instrumento está enviando 300 trilhões de fótons verdes de luz para o solo e medindo o tempo de viagem dos poucos que retornam:o método por trás da missão do ICESat-2 para monitorar as mudanças de gelo da Terra. Na manhã de 3 de outubro, o satélite retornou suas primeiras medições de altura através do manto de gelo da Antártica.
"Estávamos todos esperando ansiosos que os lasers ligassem e vissem os primeiros fótons retornarem, "disse Donya Douglas-Bradshaw, o gerente de projeto para o único instrumento do ICESat-2, chamado de Advanced Topographic Laser Altimeter System, ou ATLAS. "Ver tudo funcionando junto em um show é incrivelmente empolgante. Há muitas partes móveis e esta é a demonstração de que tudo está funcionando junto."
O ICESat-2 foi lançado em 15 de setembro para medir com precisão as alturas e como elas mudam com o tempo. Ele faz isso cronometrando quanto tempo leva para os fótons individuais deixarem o satélite, refletem na superfície, e retorne ao telescópio receptor no satélite. O instrumento ATLAS pode cronometrar fótons com uma precisão de menos de um bilionésimo de segundo, que permite à missão detectar pequenas mudanças nas camadas de gelo do planeta, geleiras e gelo marinho.
Uma vez que o ICESat-2 estava no espaço, a equipe do ATLAS esperou para ligar os lasers por cerca de duas semanas para permitir que quaisquer contaminantes ou gases terrestres se dissipassem.
"É muito crítico quando você dispara os lasers que você não tem contaminantes porque você pode danificar a ótica, "Douglas-Bradshaw disse." Quatorze dias é muito além do tempo necessário para isso, mas queríamos estar seguros. "
Uma visualização dos dados ICESat-2, chamada de nuvem de fótons, mostra o primeiro conjunto de medidas de altura do satélite, tomada enquanto orbitava sobre o manto de gelo da Antártica. Cada ponto azul representa um fóton detectado pelo instrumento ATLAS. Esta nuvem de fótons mostra a elevação medida pelos fótons no meio da camada de gelo, seguindo ao longo de 6,2 milhas (10 quilômetros) da rota terrestre do satélite, da esquerda para a direita. Os pontos pontilhados são fótons de fundo da luz do sol, mas a linha azul grossa é na verdade uma concentração de pontos que representam fótons de laser que retornaram ao satélite ICESat-2. Crédito:Goddard Space Flight Center da NASA
Durante essas duas semanas, a equipe de operações do ICESat-2 ligou e testou os vários sistemas e subsistemas da espaçonave e instrumentos, e disparou propulsores para começar a colocar o satélite em sua órbita polar final, aproximadamente 310 milhas (500 quilômetros) acima da Terra.
Antes mesmo de o laser ser ligado, Contudo, a equipe esperava ansiosamente por outro marco, Douglas-Bradshaw disse. A porta que protegia o telescópio e os elementos detectores durante o lançamento teve que ser aberta. A equipe teve duas chances de soltar um dos dois pinos com mola para abrir a porta. Isso foi realizado com sucesso em 29 de setembro.
O dia seguinte, foi a vez do laser. A equipe de engenharia trabalhou com a equipe de operações que controla o instrumento em órbita, então os comandos estavam prontos - primeiro ligando o próprio laser, esperando esquentar, e, em seguida, emitir comandos para colocá-lo em modo de disparo.
Os níveis de energia do laser aumentaram, e o dispositivo que inicia o sofisticado cronômetro do ATLAS estava ativo - dois diferentes, indicadores independentes de que o laser estava disparando.
"Estávamos todos incrivelmente animados e felizes, todo mundo estava tirando fotos das telas mostrando gráficos de dados, "Douglas-Bradshaw disse." Alguém observou:'Agora temos uma missão, agora temos um instrumento. '"
Três dias depois, a equipe ICESat-2 tinha o primeiro segmento de dados de altura, tirada quando o satélite sobrevoou a Antártica.
Os programadores de computador passaram a noite inteira analisando a latitude, longitude e elevação representadas por cada fóton que retornou ao instrumento ATLAS - e por 6 horas da manhã, Tom Neumann, Cientista adjunto do projeto ICESat-2, estava enviando screenshots dos dados de altura para o resto da equipe.
"Foi incrível, "Neumann disse." Tendo-o no espaço, e não apenas simular dados no terreno, é incrível. Esta é uma luz real que foi de ATLAS para a Terra e de volta para a Terra. "
Quando os cientistas analisam os dados preliminares do ICESat-2, eles examinam o que é chamado de "nuvem de fótons, "ou um gráfico de cada fóton que o ATLAS detecta. Muitos dos pontos em uma nuvem de fótons são de fótons de fundo - a luz do sol natural refletida da Terra no mesmo comprimento de onda dos fótons de laser. Mas com a ajuda de programas de computador que analisam os dados , os cientistas podem extrair o sinal do ruído e identificar a altura do solo abaixo.
A primeira nuvem de fótons gerada pelo ICESat-2 mostra um trecho de medições de elevação da Antártica Oriental, passando perto do Pólo Sul a uma latitude de 88 graus ao sul, em seguida, continuando entre a geleira Thwaites e a geleira da Ilha Pine, no oeste da Antártica.
O próximo passo para ICESat-2 é um conjunto de procedimentos para otimizar o instrumento, Neumann disse, incluindo testes para garantir que o laser está apontando para o ângulo correto e com o comprimento de onda correto para permitir que o maior número possível de fótons atinja o detector.
"Vai demorar mais algumas semanas, " ele disse, "mas cerca de um mês após o lançamento, esperamos começar a receber alguns dados excelentes de qualidade científica."
