Tous les systèmes sont prêts pour le lancement en novembre de la mission Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) de la NASA, qui utilisera la télémétrie laser haute résolution pour étudier les forêts et la topographie de la Terre depuis la Station spatiale internationale (ISS).

La mission scientifique cherche à répondre aux questions sur la quantité de déforestation qui a contribué aux concentrations de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et sur la quantité de carbone que les forêts absorberaient à l'avenir. Il est dirigé par un groupe de recherche de l'Université du Maryland, qui travaille en collaboration avec une équipe de la National Aeronautics and Space Administration qui conçoit le laser pour GEDI.

Lors de la conférence APS/DLS de The Optical Society's Frontiers in Optics + Laser Science qui se tiendra du 16 au 20 septembre, 2018, à Washington, D.C., Paul Stysley, ingénieur laser du Goddard Space Flight Center de la NASA et ses collègues Barry Coyle, Erich Frese et Furqan Chiragh présenteront leurs travaux de conception et de construction des systèmes laser pour la mission GEDI. Ils décriront les tests approfondis que les systèmes devaient réussir à la fois pour le transport et le fonctionnement ultérieur en orbite terrestre basse.

La présentation fera partie de la session "Novel Devices Manufacturing and Testing", qui se tiendra le lundi à 10h30, 17 septembre dans la salle de bal Jefferson West de l'hôtel Washington Hilton.

« Nous voulions concevoir un laser qui pourrait permettre la télédétection basée sur le LIDAR pour les missions de science de la Terre et d'exploration planétaire, " dit Stysley.

L'équipe a conçu un système laser qui « est relativement simple, a une marge appropriée sur les spécifications de performance, et est bien compris, " ajouta-t-il. " Ceci, à son tour, lui permet d'être efficace et adaptable aux différentes missions, ainsi que robuste dans un environnement de vol spatial."

Grâce à la technologie de détection et de télémétrie par la lumière (LIDAR), les chercheurs envoient des impulsions d'énergie laser à la surface de la Terre et enregistrent avec précision leur temps de retour. Ces données produisent une image 3D sous la forme d'une observation verticale ou d'une forme d'onde complète qui montre la canopée forestière du monde et la topographie du sol en dessous.

Ceci est possible car les impulsions lumineuses laser transmises sont réfléchies par le sol, des arbres, végétation ou nuages, puis récupéré par le récepteur de GEDI. Les photons renvoyés sont dirigés vers des détecteurs, qui convertissent la luminosité de la lumière en une tension électronique enregistrée en fonction du temps à des intervalles de 1 nanoseconde. Le temps peut être converti en distance (distance) en le multipliant par la vitesse de la lumière, puis la forme d'onde complète peut être calculée par la tension enregistrée en fonction de la plage.

Le système laser permet de collecter des données de forme d'onde complète, qui fournira les mesures de l'élévation du sol et de la hauteur de la canopée au niveau mondial. "Les produits de données de canopée et de forme d'onde 3-D sont basés sur ceux qui ont déjà été fournis par la NASA's Land, Végétation, et installation de capteurs de glace sur les missions LIDAR aéroportées, " a déclaré Stysley. " Les lasers GEDI ont été conçus en interne, fabriqué, assemblé et testé par la branche Laser et Electro-optique de la NASA-Goddard."

"Notre conception est facilement adaptable pour les missions LIDAR de suivi de la végétation ou pour les missions planétaires nécessitant un altimètre laser efficace, " a déclaré Stysley.

Lors de la conception du système laser, Stysley a déclaré que le groupe de la NASA devait s'assurer qu'il serait capable de survivre à la chaleur extrême et aux vibrations d'être projeté dans l'espace sur une fusée, ainsi que de supporter l'environnement hostile de l'espace une fois installé sur l'installation japonaise d'exposition du module d'expérimentation à l'extérieur de l'ISS.

Le groupe a soumis les lasers à des tests de vide thermique pour une simulation de vol dans l'espace proche afin de s'assurer que les lasers peuvent fonctionner et survivre dans l'espace, ainsi que des tests de qualification vibratoire de l'assemblage final des lasers.

Stysley et ses collègues ont été quelque peu surpris par tout ce que vous pouvez apprendre sur un laser alors qu'il subit des tests environnementaux de vol spatial.

"Peu importe à quel point vous connaissez bien une conception laser, il est important de le tester de manière appropriée selon les exigences environnementales imposées par une mission et d'avoir une marge de performance suffisante sur votre conception pour pouvoir compenser toutes les « surprises » mineures qui surviennent lors des tests, " a déclaré Stysley. " Des changements subtils dans des choses comme le profil de température peuvent exposer de nouvelles choses sur le comportement de votre laser dans des situations relativement inhabituelles et, souvent, ressources—argent, temps, et des secours techniques, seront nécessaires pour répondre aux exigences. »

La mission GEDI, lancement prévu en novembre, fonctionnera sur l'ISS jusqu'à deux ans.