p Semana Anterior, cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA), o United States Geological Survey (USGS) e a University of Guelph enviaram um telescópio ao topo do céu, quase ao próprio espaço. A viagem foi uma missão de coleta de luar que rendeu algumas das melhores medições já feitas do brilho, ou mais especificamente a refletância da superfície, do vizinho mais próximo da Terra, a lua. p O objetivo final do trabalho é melhorar as medições feitas por satélites que olham para a Terra e ajudar os pesquisadores a rastrear os padrões climáticos, tendências na saúde da colheita, os locais de proliferação de algas nocivas na água e muito mais.

p O equipamento do NIST voou a bordo do ER-2 da NASA, um "avião quase espacial" que viaja a até 21 quilômetros (cerca de 13 milhas) acima do nível do mar. Esse tipo de distancia, duas vezes a altitude de cruzeiro de uma aeronave comercial típica, obteve o equipamento acima de 95% da atmosfera da Terra, que interfere nas medições do luar. A missão, chamada Airborne Lunar Spectral Irradiance Mission (air-LUSI), lançado a partir do Centro de Pesquisa de Voo Armstrong da NASA na Califórnia.

p Vendo a Terra do Espaço

p Centenas de satélites voltados para a Terra fornecem informações sobre o clima e a vegetação que permitem aos pesquisadores prever fomes e enchentes e podem ajudar as comunidades a planejar uma resposta de emergência e alívio em desastres. Para coletar esses dados cruciais, imagens baseadas no espaço contam com o brilho de diferentes comprimentos de onda - que às vezes ajuda pensar como cores - da luz do sol refletida em nosso planeta.

p Para garantir que o "verde" de uma câmera de satélite não seja o "amarelo de outra", "cada câmera deve ser calibrada em relação a uma fonte comum enquanto estiver no espaço. A Lua é um alvo conveniente porque, ao contrário da Terra, não tem atmosfera e sua superfície muda muito pouco.

p Em teoria, se os cientistas sabem o alinhamento relativo do Sol, Lua e satélite, eles devem ser capazes de prever a quantidade de luz que sai da lua. Especificamente, os cientistas estão interessados ​​em medir a "irradiância espectral" da luz refletida na Lua - isto é, a quantidade de energia por unidade de área em larguras de banda discretas de comprimento de onda.

p “Existe um modelo que prevê, com base em onde você está olhando e onde a Lua e o Sol estão, qual será a irradiância espectral, "disse o físico do NIST John Woodward. Mas por causa das incertezas sobre o verdadeiro brilho da Lua, mesmo as melhores calibrações de hoje têm precisão de apenas 3% a 5%.

p Os cientistas gostariam de reduzir essa imprecisão para menos de 1%. Quanto mais precisas as calibrações, mais confiança os pesquisadores podem ter nas imagens de satélite da Terra.

p Por que precisões mais altas não foram possíveis antes? Principalmente porque os detectores baseados na Terra precisam observar o luar através da atmosfera terrestre, que absorve alguns comprimentos de onda de luz mais do que outros de maneiras que não são totalmente previsíveis, Disse Woodward.

p Lançar os detectores no espaço resolve esse problema, permitindo que os pesquisadores coletem a luz da lua sem impedimentos. Mas apresenta outro desafio:uma vez no espaço, os instrumentos são efetivamente inacessíveis, portanto, os cientistas não podem calibrá-los adequadamente antes de cada medição.

p Para coletar melhores dados do luar, os pesquisadores precisam de duas coisas:uma visão clara da Lua com o mínimo de interferência da atmosfera, e acesso físico aos detectores para calibrações frequentes.

p Como pegar um raio lunar

p Usando o avião ER-2 de alta altitude da NASA, a equipe do NIST mediu a luz da lua em todo o espectro visível de luz e no espectro infravermelho próximo também, de cerca de 380 nanômetros (a luz mais azul que nossos olhos podem ver) a 1, 000 nanômetros (mais vermelhos do que nossos olhos podem ver). Cada largura de banda que mediram era extremamente estreita - apenas alguns nanômetros de largura.

p O ER-2 foi projetado para levar equipamentos científicos acima da maior parte da atmosfera, para observações que duram horas a fio. Dentro da pequena cabine há espaço para um único piloto em um traje espacial. O equipamento de pesquisa do NIST é armazenado em um longo contêiner sob uma das asas do avião. Uma abertura no topo deste casulo dá ao telescópio e à câmera uma visão clara da lua.

p Os cientistas que desejam usar os serviços do avião precisam construir instrumentos que atendam às rígidas especificações de peso e tamanho - um desafio para a equipe do NIST.

p "Foi muito mais engenharia do que havíamos previsto, "Disse Woodward." Aos 70, 000 pés, há muito pouca pressão atmosférica. E está a cerca de -60 graus C, então está muito frio. "

p Em particular, eles tiveram que criar um recipiente com temperatura e pressão controlada para seu sistema de aquisição de dados, que geralmente não pode funcionar em altitudes tão elevadas.

p Pesando cerca de 225 kg (aproximadamente 500 libras) no total, O equipamento do NIST inclui um telescópio para coletar o luar, uma câmera usada para localizar a Lua, e uma fonte de luz LED usada para verificar se o sistema permanece calibrado durante o tempo que o avião leva para chegar à altitude.

p A chave para manter as incertezas sobre essas medições o mais baixo possível vem do fácil acesso dos pesquisadores ao aparelho diretamente antes e depois de seu vôo, Disse Woodward. Pouco antes da decolagem e logo após o pouso, a equipe calibra o equipamento no solo, usando uma fonte de luz estável que já foi bem caracterizada. Esse tipo de teste pré e pós-vôo não seria possível se os pesquisadores tentassem coletar as informações com um satélite lançado ao espaço.

p Os resultados dos voos de novembro devem ser "de uso significativo para a comunidade de calibração de satélites, "disse o físico do NIST Stephen Maxwell. Além disso, os dados ajudarão a equipe do NIST a se preparar para outro experimento de coleta do luar.

p Antes de iniciar o projeto air-LUSI, Os pesquisadores do NIST desenvolveram um método para caracterizar a atmosfera a cada noite, para que pudesse ser essencialmente subtraído das medições baseadas no solo. A equipe está planejando usar este método em um experimento de coleta ao luar no Observatório Mauna Loa, no Havaí, em um local cerca de 3, 400 metros (11, 150 pés) de altura.

p Embora um experimento baseado em solo tenha muitas vantagens, incluindo períodos de exibição mais longos e acesso mais fácil ao equipamento, o sistema Mauna Loa ainda precisará perscrutar dezenas de quilômetros (centenas de milhares de pés) de atmosfera que distorce o espectro da luz da lua.

p "O Observatório Mauna Loa é um dos melhores locais de atmosfera que você pode observar, “Disse Woodward.“ Mas isso deixou a questão:podemos nos livrar totalmente da atmosfera? ”Coletar o luar de cima da maior parte da atmosfera ajudará os pesquisadores a refinar o modelo que usarão para o experimento Mauna Loa.

p "Os dados que coletamos este mês parecem muito bons, "Disse Woodward." Toda a equipe fez um ótimo trabalho fazendo com que este instrumento voasse, e a equipe ER-2 da Armstrong tem sido uma grande parceira para tornar isso um sucesso. "