Quase duas décadas de investimento em tecnologia da NASA em sistemas lidar e transmissores de dois mícrons resultou em uma nova capacidade para medir remotamente os níveis de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera da Terra. A NASA desenvolveu um Lidar de Absorção Diferencial de Caminho Integrado (IPDA) que incorpora alta energia, lasers de pulso duplo com altas taxas de repetição. O instrumento lidar compacto visa fornecer medições de coluna de CO2 atmosférico de alta resolução a partir de uma plataforma aérea. Os pulsos de laser podem ser ajustados e travados próximo ao comprimento de onda de 2,05 mícrons, uma região espectral ideal para detecção de CO2. Separado por 150 microssegundos, o primeiro pulso é sintonizado para um comprimento de onda de alta absorção de CO2 e o segundo pulso para um comprimento de onda de baixa absorção. Ao apontar os pulsos para um alvo difícil, ou Terra, a diferença entre os sinais de retorno se correlaciona com a quantidade média de CO2 na coluna entre o instrumento e o alvo.

O dióxido de carbono é um gás de efeito estufa considerado um importante contribuinte para o aquecimento global. Atualmente, os satélites que monitoram os níveis de CO2 da Terra empregam instrumentos de detecção passivos. Um sistema de detecção ativo como o IPDA Lidar tem o potencial de superar algumas das limitações dos sistemas passivos para fornecer a precisão necessária para resolver o perfil de CO2 de forma mais definitiva. O IPDA Lidar pretende ser um trampolim para uma eventual missão espacial de sensoriamento remoto ativo de CO2, como o ASCENDS (detecção ativa de emissões de CO2 durante a noite, Dias, e estações) conceito de missão. Recomendado pelo Conselho Nacional de Pesquisa em sua pesquisa da década de 2007, O ASCENDS visa facilitar uma maior compreensão do papel que o CO2 desempenha no ciclo global do carbono. A recém-desenvolvida tecnologia IPDA Lidar tem o potencial de fornecer medições de CO2 baseadas em satélite que fornecerão medições precisas de CO2 durante todo o dia e noite, todo o ano, em todas as latitudes. Esses dados ajudarão a identificar fontes e sumidouros de CO2 gerados por humanos, melhorar os modelos climáticos e as previsões climáticas, e possibilitar uma melhor compreensão da conexão entre o clima e a troca de CO2.

Mais de 11 dias em março de 2015, a detecção direta pulsada de 2 mícrons IPDA Lidar completou 10 voos de engenharia, totalizando cerca de 27 horas, sobre a Virgínia a bordo da aeronave NASA B200 King Air. Os voos de teste ocorreram em diversos terrenos com refletividade variável, e a análise mostra que a profundidade óptica medida para o comprimento da coluna correspondeu ao valor modelado dentro de alguns por cento. Os resultados dos testes são positivos e o instrumento provavelmente realizou a primeira demonstração de prova de princípio de um aerotransportado, detecção direta, medição de CO2 de dois mícrons. Atualmente, a equipe do projeto está trabalhando para incorporar um terceiro pulso transmitido ao sistema. Um sistema de pulso triplo permitiria medições simultâneas de CO2 e vapor de água (H2O) em um único instrumento compacto.