SAGE III no ISS - SAGE III on ISS

SAGE III - logotipo da ISS

O SAGE III on ISS é a quarta geração de uma série de instrumentos de observação da Terra da NASA , conhecidos como Stratospheric Aerosol and Gas Experiment . O primeiro instrumento SAGE III foi lançado na nave russa Meteor (satélite) . O SAGE III recentemente revisado será montado na Estação Espacial Internacional, onde usará o ponto de vista exclusivo da ISS para fazer medições de longo prazo de ozônio , aerossóis , vapor d'água e outros gases na atmosfera da Terra .

História do legado SAGE

O primeiro instrumento SAGE foi lançado em 18 de fevereiro de 1979, para coletar dados sobre os vários gases na atmosfera, incluindo o ozônio. Os dados coletados no SAGE I e no instrumento SAGE II a seguir , que começou a fazer medições em outubro de 1984 , foram essenciais para a descoberta do buraco de ozônio da Terra e a criação do Protocolo de Montreal de 1987 , que proibia substâncias destruidoras da camada de ozônio, como o clorofluorocarbono ( CFC).

O SAGE III na ISS é uma réplica quase exata do SAGE III Meteor-3M, enviado à órbita em 2001 por um satélite russo. O SAGE III Meteor-3M saiu de serviço em março de 2006 quando o fornecimento de energia do satélite parou de funcionar. O novo instrumento foi construído antes de ser anexado à estação espacial em 2005. Uma mudança no design da ISS, entretanto, colocou esses planos em espera. O instrumento foi armazenado em uma sala limpa Classe 100 em um contêiner selado sob uma purga contínua de nitrogênio gasoso. A purga manteve "ar" limpo e seco dentro do instrumento.

Recentemente, surgiu a oportunidade para o SAGE III ser colocado no ISS e construído sobre o longo registro de dados de gás estratosférico que seus ancestrais criaram. Na semana de 14 de fevereiro de 2011, os cientistas do NASA Langley Research Center retiraram o instrumento do armazenamento para começar os testes e calibrações iniciais, preparando-o para o lançamento.

SAGE III-ISS se preparando para a varredura da lua em 17 de fevereiro de 2011. A equipe SAGE chegou à meia-noite para continuar testando o instrumento, que será acoplado à estação espacial para medir ozônio, vapor d'água e aerossóis na atmosfera terrestre.

Ciência por trás do SAGE III no ISS

O instrumento SAGE III de 76 quilogramas (168 lb) é um espectrômetro de grade que mede a energia ultravioleta e visível. Ele se baseia em designs comprovados em voo usados ​​na medição de aerossol estratosférico ( SAM I ) e no primeiro e segundo instrumentos SAGE. O projeto SAGE III incorpora detectores de array de dispositivo acoplado de carga (CCD) e um conversor A / D de 16 bits. Combinados, esses dispositivos permitem calibração de comprimento de onda, determinação autoconsistente da geometria de visualização, medições de ocultação lunar e cobertura expandida de comprimento de onda.

O conjunto do sensor SAGE III consiste em subsistemas de apontamento e imagem e um espectrômetro de UV / visível. Os sistemas de apontamento e imagem são empregados para adquirir luz do Sol ou da Lua, explorando verticalmente o objeto. O espectrômetro usa uma matriz linear CCD de 800 elementos para fornecer cobertura espectral contínua entre 290 e 1030 nm. Informações adicionais sobre o aerossol são fornecidas por um fotodiodo discreto a 1550 nm. Essa configuração permite que o SAGE III faça várias medições de características de absorção de espécies gasosas alvo e medições de vários comprimentos de onda de extinção de banda larga por aerossóis.

Componentes atmosféricos estudados pelo SAGE III na ISS

Instrumento SAGE III

A missão SAGE III é uma parte importante do Sistema de Observação da Terra da NASA e foi projetada para cumprir o objetivo científico primário de obter medições globais de alta qualidade dos principais componentes da composição atmosférica e sua variabilidade de longo prazo. O foco principal do SAGE III na ISS será estudar aerossóis, nuvens, vapor d'água, pressão e temperatura, dióxido de nitrogênio, trióxido de nitrogênio e dióxido de cloro .

Aerossóis

Os aerossóis desempenham um papel essencial nos processos radiativos e químicos que governam o clima da Terra. Uma vez que a carga de aerossóis estratosféricos variou por um fator de 30 desde 1979, o monitoramento de longo prazo dos aerossóis troposféricos e estratosféricos é crucial. As medições de aerossol do SAGE III fornecerão contribuições importantes na área de pesquisa de aerossol.

Nuvens

As nuvens desempenham um papel importante na determinação do equilíbrio de energia solar e de onda longa do planeta e, portanto, são importantes para governar o clima da Terra . O SAGE III fornecerá medições de nuvens de nível médio e alto, incluindo nuvens finas ou "subvisuais" que não são detectáveis ​​por sensores remotos passivos de visualização de nadir. Essas observações são importantes porque enquanto as nuvens baixas refletem principalmente a radiação solar que chega de volta ao espaço (agindo para resfriar o planeta), as nuvens de nível médio e alto aumentam o " efeito estufa " ao capturar a radiação infravermelha (agindo para aquecer o planeta). Além disso, a presença de nuvens finas perto da tropopausa pode desempenhar um papel significativo em processos químicos heterogêneos que levam à destruição do ozônio em latitudes médias.

Vapor de água

O vapor de água é o gás de efeito estufa dominante e desempenha um papel crucial na regulação do sistema climático global. Uma melhor compreensão da distribuição global do vapor de água pode aumentar nossa capacidade de entender o papel da água nos processos climáticos. As medições de vapor de água do SAGE III fornecerão contribuições importantes sobre o efeito de longo prazo desse gás de efeito estufa.

Ozônio

De 21 a 30 de setembro de 2006, a área média do buraco de ozônio foi a maior já observada, com 10,6 milhões de milhas quadradas (27,5 milhões de quilômetros quadrados). Esta imagem, de 24 de setembro, o buraco de ozônio da Antártica foi igual à maior área recorde em um único dia de 11,4 milhões de milhas quadradas (29,5 milhões de quilômetros quadrados), alcançada em 9 de setembro de 2000. As cores azul e roxa estão onde há menos ozônio, e os verdes, amarelos e vermelhos são onde há mais ozônio.

A pesquisa do ozônio permaneceu na vanguarda da ciência atmosférica por muitos anos porque o ozônio estratosférico protege a superfície da Terra (e seus habitantes) da radiação ultravioleta prejudicial. Uma vez que os recentes declínios no ozônio estratosférico têm sido associados à atividade humana, medições precisas de longo prazo do ozônio continuam sendo cruciais.

É importante monitorar os níveis de ozônio na estratosfera inferior e na troposfera superior, uma vez que as tendências observadas são as maiores e mais mal compreendidas nessas altitudes. A alta resolução vertical e estabilidade de longo prazo do SAGE III o tornam especialmente adequado para fazer essas medições. O SAGE III também será capaz de examinar a relação entre aerossol, nuvem e processos químicos que afetam o ozônio, argumentando para medições simultâneas desses constituintes atmosféricos (como as feitas pelo SAGE III ).

Pressão e temperatura

As medições de temperatura do SAGE III fornecerão um conjunto de dados exclusivo para monitorar e compreender as mudanças na temperatura atmosférica. Em particular, a estabilidade de longo prazo e as capacidades de autocalibração do SAGE III podem permitir a detecção de tendências na temperatura estratosférica e mesosférica que serão diagnósticos importantes das mudanças climáticas. As medições de temperatura SAGE III na alta estratosfera e mesosfera serão uma nova fonte de medições de temperatura de longo prazo nesta região da atmosfera para complementar as medições de longo prazo existentes feitas por satélites (MLS, ACE, SABRE) e sistemas LIDAR baseados em solo. As medições de temperatura do SAGE III também permitirão o monitoramento de mudanças periódicas de temperatura, como aquelas associadas ao ciclo solar e oscilações quase bienais, e os efeitos do forçamento radiativo por aerossóis.

Dióxido de nitrogênio, trióxido de nitrogênio e dióxido de cloro

Dióxido de nitrogênio (NO 2 ), trióxido de nitrogênio (NO 3 ) e dióxido de cloro (OClO) desempenham papéis cruciais na química estratosférica e nos ciclos catalíticos que destroem o ozônio estratosférico. As medições do SAGE III NO 2 são importantes porque os processos que ocorrem no inverno e na primavera da Antártica e dão origem ao buraco de ozônio convertem efetivamente o NO 2 em ácido nítrico (HNO 3 ). Assim, o NO 2 é um diagnóstico importante da química do buraco de ozônio. Uma vez que é medido durante eventos de ocultação solar e lunar, as observações do SAGE III de NO 2 irão melhorar nossa compreensão dos fortes ciclos diurnos (diários) nos processos estratosféricos. Além disso, o SAGE III fará medições virtualmente exclusivas de trióxido de nitrogênio (NO 3 ). Embora tenha vida curta na presença de luz solar, o NO 3 desempenha um papel ativo na química de outras espécies reativas de nitrogênio, como NO 2 e pentóxido de di-nitrogênio (N 2 O 5 ) e, portanto, indiretamente na química do ozônio. Uma vez que poucas outras medições de NO 3 estão disponíveis, as medições do SAGE III , que são feitas durante os eventos de ocultação lunar (noturnos), fornecerão uma validação crucial para o nosso conhecimento atual da química do nitrogênio reativo.

Lançar

Renderização artística da espaçonave SpaceX Dragon entregando carga à Estação Espacial Internacional

O SAGE III foi lançado na missão SpaceX CRS-10 usando um Falcon 9 com Dragon . O SAGE III viajou no porta-malas não pressurizado do Dragon, que foi lançado em 19 de fevereiro de 2017. Após a chegada, a NASA usou o Dextre para atracar o instrumento em uma plataforma ExPRESS Logistics Carrier na ISS.

Parceiros internacionais

O Centro de Pesquisa Langley da NASA, com sede em Hampton, Virgínia, está liderando a missão SAGE III . A Ball Aerospace & Technologies Corp. construiu o instrumento SAGE III-ISS em Boulder, Colorado, e a Agência Espacial Europeia e a Thales Alenia Space, sediada na França, estão fornecendo um hexápode para manter o instrumento apontando na direção certa conforme as manobras da ISS em espaço.

Notas

Referências

links externos