Les mesures globales du vent et de la température dans la thermosphère inférieure (100-150 km au-dessus de la Terre) sont les deux variables les plus importantes nécessaires pour prédire avec précision la météo spatiale et le changement climatique. Une technique innovante est développée conjointement par le Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, GSFC, et JPL pour effectuer ces mesures en utilisant l'émission d'oxygène atomique à 2,06 THz (145 m).

Un nouveau capteur, appelé TeraHertz Limb Sounder (TLS), effectuera ces mesures critiques dans un large éventail de conditions d'observation (par exemple, jour et nuit, avec et sans aurores présentes) à partir d'une orbite terrestre basse. Non seulement les mesures TLS permettront aux scientifiques d'étudier les interactions de l'atmosphère neutre avec l'ionosphère et la magnétosphère au-dessus, ils amélioreront notre compréhension fondamentale des mécanismes et des effets dans la haute atmosphère de la Terre et d'autres atmosphères planétaires et stellaires. Les données aideront également les chercheurs à comprendre comment la haute atmosphère est affectée par la variabilité solaire (c. radiation, vents solaires magnétisés, et les particules énergétiques) et les perturbations de la basse atmosphère - processus géophysiques critiques qui influencent de nombreux phénomènes météorologiques spatiaux qui présentent des risques pour les engins spatiaux, humains dans l'espace, et l'infrastructure technologique sur le terrain.

L'instrument TLS est activé par un récepteur hétérodyne à haute sensibilité à base d'arséniure de gallium (GaAs) qui fonctionne à température ambiante. En 2016, l'équipe a développé la diode Schottky haute fréquence illustrée à la page précédente, qui mélange le signal entrant de 2,06 THz à une bande de fréquence intermédiaire pour mesurer les caractéristiques d'émission spectrale de l'oxygène atomique dans l'atmosphère. Cette technologie de mélangeur avancée peut être utilisée pour construire des instruments de faible masse et de faible puissance pour les missions de petits satellites de la NASA.

Le développement de TLS mûrira et optimisera un faible bruit, récepteur THz à haute sensibilité pour faire progresser la science héliophysique dans les futures missions de météorologie spatiale avec des risques de coûts et de calendrier réduits. Cet effort de développement se concentre sur l'intégration du système récepteur, optimisation, et la démonstration des performances des sous-systèmes clés. Ce système récepteur THz est conçu pour fonctionner à température ambiante dans l'espace à l'aide de radiateurs passifs, éliminant ainsi le besoin d'un cryoréfrigérant dédié exigeant en ressources.

En 2016, l'équipe a achevé le développement du concept de récepteur TLS et a conçu et fabriqué avec succès le mélangeur à diodes Schottky. Les recherches en cours se concentrent sur la construction d'un prototype d'instrument et la réalisation de mesures de sensibilité du récepteur pour vérifier les performances du récepteur.