Menininko iliustracija apie TEMPO instrumento oro kokybės skenavimą visoje Šiaurės Amerikoje. Autorius: NASA 210 mln. USD vertės NASA misija, skirta pagerinti oro taršos stebėjimą Šiaurės Amerikoje, turėtų prasidėti penktadienį, kai „Intelsat“ ryšių palydovas išsprogdins „SpaceX Falcon 9“ raketą iš Kanaveralo kyšulio.
NASA Tropospheric Emissions: Monitoring of Pollution arba TEMPO prietaisas yra prijungtas prie Intelsat 40e ryšių palydovo, kad būtų galima skristi į geostacionarią orbitą daugiau nei 22 000 mylių (beveik 36 000 kilometrų) virš pusiaujo. „Intelsat 40e“ pakils virš „SpaceX Falcon 9“ raketos per beveik dviejų valandų paleidimo langą, kuris bus atidarytas penktadienį 12:30 EDT (0430 UTC).
Maždaug skalbimo mašinos dydžio TEMPO instrumentas nuskenuos Šiaurės Ameriką, kad išmatuotų atmosferoje esančius teršalus, renka duomenis, kad mokslininkai galėtų ištirti, kaip per dieną keičiasi cheminių medžiagų, susidarančių dėl žmogaus veiklos ir natūralių procesų, koncentracijos. Sinoptikai taip pat naudos matavimus oro kokybei miestuose numatyti, o tai gali turėti didelį poveikį žmonių sveikatai.
„TEMPO kas valandą matuos taršą ir oro kokybę visoje Šiaurės Amerikoje dienos metu, nuo Puerto Riko iki Kanados dervos smėlio“, – sakė NASA Langley tyrimų centro TEMPO projekto vadovas Kevinas Daugherty.
Pirmą kartą mokslininkai gaus oro kokybės matavimus kelis kartus per dieną, kai TEMPO pradės stebėjimus po šių metų. Yra panašių prietaisų, stebinčių oro taršą iš palydovų žemoje orbitoje, tačiau šios misijos kiekvieną dieną atlieka tik vieną stebėjimą.
Skrisdami geostacionaria orbita, „Intelsat 40e“ ir „TEMPO“ skris aplink Žemę tokiu pat greičiu, kaip ir planetos sukimasis. Orbita suteikia palydovui, stovinčiam virš pusiaujo 91 laipsniu vakarų ilgumos, pertraukiamą Šiaurės Amerikos vaizdą 24 valandas per parą.
„Kiekvieną dieną galime gauti matavimus, tarkime, Niujorke 1 valandą 30 minučių po pietų, bet tai tik vienas duomenų taškas virš Niujorko per dieną, o Niujorke per dieną daug nutinka. Taigi turime dvi piko valandas, kurių negalime užfiksuoti“, – sakė Harvardo-Smithsonian astrofizikos centro atmosferos fizikė Caroline Nowlan. „Puikus TEMPO dalykas yra tai, kad pirmą kartą galėsime kas valandą atlikti matavimus Šiaurės Amerikoje. Mes galėsime pamatyti, kas vyksta per visą dieną, kol teka saulė.
Pasak mokslininkų, prietaisas galės išmatuoti atmosferos chemiją iš anksto pasirinktose regioninėse srityse kas 5–10 minučių. TEMPO taip pat pagerino erdvinę skiriamąją gebą, palyginti su esamais žemos orbitos Žemės orbitos jutikliais, su galimybe imti oro kokybę net 4 kvadratinių mylių plotuose.
„Mes pirmą kartą tikrai galime pamatyti iki priemiesčio ar kaimynystės mastelių valandine skiriamąja geba“, – sakė Nowlanas.
NASA TEMPO instrumentas, integruotas į Intelsat 40e ryšių palydovą Maxar gamykloje Palo Alto mieste, Kalifornijoje. Kreditas: Maxar TEMPO veikia matuodamas saulės šviesą, atsispindinčią nuo dalelių Žemės atmosferoje, tada padalijančią šviesą į skirtingas matomo ir ultravioletinio spektro dalis. Tai atskleidžia cheminius atmosferos sudedamųjų dalių, tokių kaip azoto dioksidas, ozonas, sieros dioksidas, aerozoliai ir formaldehidas, pirštų atspaudus. TEMPO sprendimas taip pat atskleis atmosferos teršalų išmetimo šaltinius, tokius kaip gamyklos ir pramoninės zonos, elektrinės, dideli krovininiai laivai ar intensyvaus eismo keliai piko valandomis.
„Kai deginame benziną ar dyzeliną, kad galėtume judėti, arba elektros gamybos įmonėse deginame anglį ar gamtines dujas, tos veiklos šalutinis produktas yra azoto dioksidas ir jis kenkia žmonių sveikatai. tai pagrindinis teršalas, jis išsiskiria iš dūmų kamino“, – sakė NASA troposferos kompozicijos programos vadovas Barry Leferis. „Atmosferoje jis reaguoja į ozoną ir formaldehidą – antrinius teršalus, kurie taip pat kenkia žmonių sveikatai.
„Taigi TEMPO suteiks mums galimybę sekti cheminį orą, kai jis išmetamas iš šaltinių, o paskui pavėjui nukreipiamas į kitas receptorių vietas“, – sakė Leferis.
„Iš esmės mes turime daugybę cheminių medžiagų, kurias išmatuojame ir leidžiame išsiaiškinti, iš kur kyla tarša, kaip ji transportuojama ir transformuojama“, – sakė Kelly Chance, pagrindinė TEMPO tyrėja iš Smithsonian Astrophysical Observatory. „Tie duomenys informuoja apie oro kokybės produktus, tikiuosi, pakankamai beveik realiu laiku, kad galėtumėte nuspręsti, ar šiandien galite pabėgioti.
Mokslininkai taip pat naudos TEMPO, kad stebėtų laukinių gaisrų, ugnikalnių išsiveržimų ir pramoninio masto ūkių sukeltą taršą.
Keli šimtai organizacijų, įskaitant NOAA ir Aplinkos apsaugos agentūrą, užsiregistravo naudoti TEMPO duomenis. Valstybinės ir vietos aplinkos ir sveikatos agentūros taip pat planuoja įtraukti TEMPO duomenis į savo darbą.
TEMPO instrumentą sukūrė „Ball Aerospace“, kuri sukūrė beveik identišką instrumentą, skriejantį geostacionaria orbita Pietų Korėjos orų palydove. Šis jutiklis paleistas 2020 m. ir stebi oro taršą Azijos ir Ramiojo vandenyno regione, įskaitant Kiniją, Indiją ir Japoniją.
„Sentinel 4“ misija prasidės 2024 m., kad atliktų oro kokybės matavimus visoje Europoje, užbaigiant pasaulinį oro taršos stebėjimo tinklą. Žvaigždynas galės pamatyti, kaip vyraujantys vėjai perneša teršalus visame pasaulyje.
Šioje iliustracijoje aukštesnė oro kokybės prietaiso TEMPO erdvinė skiriamoji geba palyginama su NASA Aura palydovo OMI prietaisu ir Europos meteorų palydovų MetOp prietaisu GOME 2. Aura ir MetOp palydovai yra žemoje Žemės orbitoje, o TEMPO skris geostacionaria orbita. Autoriai: NASA/SAO TEMPO misija gavo NASA finansavimą 2012 m. per agentūros „Earth Venture“ programą, kuri yra ribotų išlaidų palydovinių misijų ir instrumentų, turinčių tikslius mokslinius tikslus, serija.
Pasirinkimo metu TEMPO turėjo būti paleistas 2017 m. kaip komercinio palydovo talpinamasis krovinys. Prietaisą kuriantys inžinieriai susidūrė su techninėmis problemomis, dėl kurių instrumento užbaigimas buvo atidėtas iki 2018 m., tada vadovai TEMPO įdėjo į saugyklą daugiau nei metams, kad surastų palydovą, kuris jį priglaus.
NASA pasirinko Maxar 2019 m., kad integruotų TEMPO su geostacionariu ryšių palydovu, kurį jis sukurtų komerciniam klientui. 2020 m. Intelsat prisijungė prie misijos, kai pasirinko Maxar sukurti Intelsat 40e ryšių palydovą, kuris būtų išdėstytas geostacionarioje orbitoje virš Amerikos.
„Intelsat“ perduos duomenis ir komandas tarp palydovo ir TEMPO mokslo komandos Smithsonian astrofizikos observatorijoje Masačusetse.
Daugherty, TEMPO projektų vadovė, sakė, kad misijos biudžetas yra apie 210 mln. Apie 90 mln. USD buvo skirta pačiam TEMPO instrumentui sukurti, o likusi biudžeto dalis skirta „Intelsat“, „Maxar“ ir inžinerinės pagalbos rangovams už integraciją ir operacijas apmokėti.
Kai 2012 m. NASA pasirinko TEMPO misiją, komercinių geostacionarių palydovų ateitis turėjo šviesią ateitį, pažadėjus sutaupyti mokslinių instrumentų, kurių nereikės paleisti savo erdvėlaiviu.
Priglobtoms naudingosioms apkrovoms, tokioms kaip TEMPO, vis dar būdingos mažesnės sąnaudos, tačiau prietaisas turėjo laukti beveik penkerius metus nuo to laiko, kai „Ball Aerospace“ baigė gaminti, kol jis buvo perkeltas į paleidimo aikštelę Kanaveralo kyšulyje. Suderinti kosmoso mokslo instrumento kūrimo grafiką su greitesniais komercinių palydovų pirkimų terminais pasirodė esąs iššūkis.
TEMPO instrumento užbaigimas anksčiau laiko leido NASA pašalinti neaiškumus dėl talpinamo naudingojo krovinio pasirengimo.
„Šis procesas leido mums pasiekti stalą su visiškai užbaigtu, visiškai išbandytu instrumentu, kuris padėjo mums įsilieti į komercinį erdvėlaivių kūrimo laiką, kuris juda labai greitai“, – sakė Daugherty.
NASA lazerinių ryšių demonstravimo naudingoji apkrova susidūrė su panašiais vėlavimais, kai komercinio pagrindinio palydovo galimybė nepasitvirtino taip, kaip tikėtasi. Šis krovinys galiausiai buvo paleistas 2021 m., patalpintas JAV kariniame palydove. Pasak Daugherty, NASA vertina TEMPO patirties pamokas, kad pagerintų būsimų komercinių palydovų naudingųjų apkrovų procesą.
„Pagrindinė priežastis, kodėl nebuvo daugiau galimybių, yra tvarkaraščio rizika“, – sakė „Intelsat“ kosminių sistemų vyresnysis viceprezidentas Jeanas-Lucas Froeligeris. „Komerciniam operatoriui grafikas yra nepaprastai svarbus. Palydovas turi būti pastatytas greitai, jis turi būti paleistas, jis turi būti naudojamas kuo greičiau.
„Šiuo atveju turėjome retą atvejį, kai instrumentas TEMPO jau buvo pagamintas, kai sudarėme sutartį su Maxar 2020 m. pradžioje“, – sakė Froeligeris. „Ši rizika buvo pašalinta.”
Menininko iliustracija apie palydovą Intelsat 40e orbitoje. Kreditas: Maxar Paleidusi iš Kanaveralo kyšulio, „SpaceX“ raketa Falcon 9 išskleis 13 582 svarų (6 161 kilogramo) „Intelsat 40e“ palydovą į elipsinę perdavimo orbitą. „Intelsat 40e“ vėliau šį mėnesį naudos savo variklį, kad galėtų manevruoti į žiedinę geostacionarią orbitą. „Intelsat“ tikisi, kad palydovas pradės komercinę paslaugą iki gegužės pabaigos, teikdamas interneto paslaugas lėktuvams ir laivams.
Atsidarys apsauginis dangtelis virš TEMPO prietaiso optikos, kad jutiklis liepos mėnesį galėtų pradėti rinkti atmosferos matavimus. Mokslininkai kalibruoja prietaisą, lygindami jo matavimus su oro kokybės jutikliais, esančiais ant žemės.
Reguliarūs stebėjimai su TEMPO turėtų prasidėti spalio mėnesį. Misija patvirtinta 20 mėnesių oro kokybės stebėjimams, tačiau TEMPO galėtų tęsti teršalų stebėjimą daugelį metų, jei prietaisas išliks sveikas. Tikimasi, kad Intelsat 40e stotyje geostacionarioje orbitoje bus daugiau nei 15 metų.
NOAA planuoja įdiegti panašius oro kokybės instrumentus savo naujos kartos veikiančiuose geostacionariuose orų palydovuose, kurie bus pradėti paleisti 2030-ųjų pradžioje.
„TEMPO atvers kelią naujos kartos oro kokybės palydovams“, – sakė Xiong Liu, TEMPO vyriausiojo tyrėjo pavaduotojas iš Harvardo-Smithsonian astrofizikos centro.
El. paštas Autorius.
Stebėkite Stepheną Clarką „Twitter“: @StephenClark1.
