Une équipe de la NASA a construit un instrument miniaturisé qui mesurera de manière plus complète que les instruments existants les particules de matière naturelle et artificielle dans l'air qui peuvent nuire à la santé humaine et au climat.

Avant que l'instrument - le radiomètre multi-angle d'aérosol stratosphérique (MASTAR) - soit prêt pour les heures de grande écoute, cependant, il fera d'abord du stop sur un ballon scientifique à haute altitude pour démontrer ses performances dans un environnement suborbital, 19 miles au-dessus de la surface de la Terre. Une opportunité de vol est toujours recherchée.

Une fois que MASTAR a terminé ses tests, l'équipe qui construit l'instrument veut le faire voler à bord d'une constellation de petits, CubeSats relativement peu coûteux à rassembler simultanément, des mesures multipoints de ces grains de matière omniprésents, aussi appelées particules d'aérosols ou aérosols en abrégé, que l'on peut trouver dans l'air au-dessus des océans, déserts, montagnes, les forêts, glace et chaque écosystème entre les deux.

"Savoir où [sont les aérosols] est important sur le plan économique. Les mesures à partir d'un seul endroit au sol ne vous donneront pas les informations dont vous avez besoin, " a déclaré Matt DeLand, un scientifique avec Science Systems and Applications, Inc., qui dirige l'équipe de développement de MASTAR au Goddard Space Flight Center de la NASA. « Faire voler ces instruments sur plusieurs engins spatiaux nous donnerait les mesures globales dont nous avons besoin. »

Aérosols :Le Bon, la brute et le truand

Malgré leur petite taille, les aérosols ont des impacts majeurs, à la fois mauvais et bon, sur le climat de la Terre et la santé humaine.

Environ 90 pour cent des aérosols ont des origines naturelles. Les volcans et les incendies de forêt injectent d'énormes quantités de cendres et de carbone organique partiellement brûlé, respectivement, dans l'air. Une fois dans la couche atmosphérique supérieure de la Terre, la stratosphère, ces aérosols peuvent durer des mois, créer des problèmes pour les avions de ligne commerciaux, par exemple, qui naviguent à haute altitude. Éruption du volcan Eyjafjallajökull en Islande en 2010, a coûté 2,6 milliards de dollars à l'industrie du transport aérien en raison des vols annulés ou réacheminés.

Les 10 pour cent restants des aérosols proviennent des automobiles, incinérateurs, fonderies et centrales électriques, ainsi que de la déforestation, surpâturage, sécheresse et irrigation excessive. Collectivement, ils créent une pollution et une mauvaise qualité de l'air qui sont particulièrement nocives pour les personnes souffrant de maladies respiratoires.

Bien que les aérosols puissent nuire à la santé humaine et aux entreprises commerciales à basse altitude, ils offrent un avantage à des altitudes plus élevées. Ils réfléchissent la lumière du soleil dans l'espace, jetant essentiellement une couverture rafraîchissante sur la planète. Cela compense une partie du réchauffement climatique causé par l'augmentation des gaz à effet de serre qui emprisonnent la chaleur à la surface. Compte tenu de leur capacité à refroidir la planète, les géo-ingénieurs ont postulé l'injection d'aérosols dans l'atmosphère comme moyen de minimiser le réchauffement global.

MASTAR a été inspiré par l'Ozone Mapping and Profiling Suite (OMPS) Limb Profiler, l'un des trois instruments composant une suite d'instruments volant sur le vaisseau spatial Suomi NPP, une mission conjointe entre la NASA et la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Lancé en 2011, Suomi NPP est le précurseur d'un système d'observation de la Terre de nouvelle génération conçu pour étudier le changement climatique à long terme.

Avantages de MASTAR

MASTAR offre deux avantages distincts par rapport à son plus grand parent :ses angles de vision multiples, ce qui donnerait aux scientifiques une comptabilité plus complète du type et de la distribution des aérosols dans la stratosphère vu le long de l'horizon terrestre ; et sa petite taille, idéal pour voler sur une toute petite plateforme CubeSat, a dit DeLand.

Contrairement au Limb Profiler, qui observe le long de l'horizon de la Terre en regardant en arrière derrière le vaisseau spatial Suomi NPP alors qu'il orbite autour de la Terre, MASTAR recueillera des mesures à partir de huit positions, ou des ouvertures, avoir hâte de, vers l'arrière et le long des côtés. La lumière qu'il recueille à partir de ces huit ouvertures est dirigée via de minuscules lentilles et un miroir conique vers le détecteur de l'instrument.

"Nous regardons dans plusieurs directions, " a déclaré DeLand. " Les aérosols se reflètent mieux sous certains angles. "

Pour atteindre l'objectif de rassemblement multi-points, mesures simultanées via CubeSats souvent pas plus gros qu'une miche de pain, DeLand et son équipe ont dû réduire la taille de l'instrument. Il s'adapte sur un CubeSat 3U, qui mesure environ 4 pouces (10,16 cm) de côté et 1 pied (30,48 cm) de longueur. Avec le support supplémentaire d'ESTO, l'équipe développe un boîtier et un logiciel résistant au froid pour faire fonctionner l'instrument dans un environnement proche de l'espace pendant le vol du ballon.

Autres applications

DeLand pense que MASTAR pourrait éventuellement être utilisé pour d'autres recherches scientifiques. "Avec une légère modification de l'instrument, nous pourrions mesurer la vapeur d'eau et d'autres propriétés, " at-il dit. " Il y a plus d'une application pour cet instrument. "