Zwei schuhkartongroße Klimasatelliten werden bald zwei der entlegensten Regionen der Erde untersuchen: die Arktis und die Antarktis. Die NASA-Mission wird die Wärmemenge messen, die der Planet aus diesen Polarregionen in den Weltraum abgibt – Informationen, die für das Verständnis des Energiegleichgewichts, das in die Erde und aus der Erde ein- und ausströmt, und deren Auswirkungen auf das Klima des Planeten von entscheidender Bedeutung sind.
Die Daten der Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment (PREFIRE)-Mission werden dazu beitragen, unser Verständnis des Treibhauseffekts an den Polen zu verbessern – insbesondere der Fähigkeit von Wasserdampf, Wolken und anderen Elementen der Erdatmosphäre, Wärme einzufangen und verhindern, dass es in den Weltraum strahlt. Forscher werden diese Informationen nutzen, um Klima- und Eismodelle zu aktualisieren, was zu besseren Vorhersagen darüber führen wird, wie sich Meeresspiegel, Wetter sowie Schnee- und Eisbedeckung in einer sich erwärmenden Welt wahrscheinlich verändern werden.
Jeder Würfelsatellit oder CubeSats von PREFIRE wird ein thermisches Infrarotspektrometer verwenden, um die Wärme in Form von Energie im fernen Infrarot zu messen, die von der Erdoberfläche und der Atmosphäre in den Weltraum abgestrahlt wird.
Hier sind fünf Dinge, die Sie über diese kleine, aber feine Mission wissen sollten:
1. Die PREFIRE CubeSats werden neue Informationen darüber liefern, wie Erdatmosphäre und Eis die Menge an Wärme beeinflussen, die von der Arktis und Antarktis in den Weltraum abgestrahlt wird.
Die CubeSats werden Daten über den Polen mithilfe von Sensoren sammeln, die zehnmal mehr Infrarotwellenlängen als jedes vergleichbare Instrument erfassen. Die von der Mission gesammelten Informationen werden unser Verständnis darüber verbessern, wann und wo die Pole Wärme in den Weltraum abgeben und warum sich die Arktis seit den 1970er Jahren mehr als 2,5-mal schneller erwärmt hat als der Rest des Planeten.
2. Diese Mission wird sich auf den Ferninfrarotanteil der Wärme konzentrieren, die die Erde in den Weltraum abgibt.
Direkt hinter dem sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums liegt das Infrarot, ein Spektrum längerwelligen Lichts, das als Wärme wahrgenommen werden kann. Im Wesentlichen erfolgt die gesamte Wärmeemission der Erde bei Infrarotwellenlängen zwischen 4 und 100 Mikrometern. In den kalten Polarregionen des Planeten treten 60 % der Wärmeemissionen bei Wellenlängen im fernen Infrarot (länger als 15 Mikrometer) auf. Den Forschern liegen relativ wenige Daten darüber vor, welche Teile der Arktis und Antarktis diese Hitze abgeben. PREFIRE wird dazu beitragen, diesen Mangel an Wissen zu beheben und Wissenschaftlern eine bessere Vorstellung davon zu vermitteln, wie effizient Ferninfrarotwärme von Dingen wie Schnee und Meereis emittiert wird und wie Wolken die Menge an Ferninfrarotstrahlung beeinflussen, die in den Weltraum entweicht.
3. Daten von PREFIRE werden dazu beitragen, polare und globale Klimamodelle zu verbessern.
Indem PREFIRE Lücken in unserem Wissen über den Energiehaushalt der Erde schließt, wird es unser Verständnis dafür schärfen, was den Verlust des Polareises an Land und auf See verursacht und damit verbundene Fragen zum Anstieg des Meeresspiegels. Dies wird Forschern helfen, besser vorherzusagen, wie sich der Wärmeaustausch zwischen Erde und Weltraum in Zukunft verändern wird und wie sich diese Veränderungen auf Dinge wie das Schmelzen der Eisdecke, die atmosphärischen Temperaturen und das globale Wetter auswirken werden. PREFIRE-Daten werden der Öffentlichkeit über das Atmospheric Science Data Center der NASA zugänglich gemacht.
4. Die PREFIRE CubeSats sind darauf ausgelegt, kritische Fragen mithilfe einer Plattform zu beantworten, die kostengünstiger ist als ein Satellit in Originalgröße.
Die PREFIRE CubeSats nutzen Fortschritte in der Spektrometrie, um Prozesse im Zusammenhang mit Eisschmelze und -bildung, Schneeschmelze und -akkumulation sowie Veränderungen der Wolkendecke zu messen. Ein einzelner Satellit, der alle paar Tage dieselbe Region der Erde erneut besucht, kann saisonale Veränderungen überwachen, die Forscher zur Verbesserung von Klimamodellen nutzen können. Um jedoch die Wechselwirkungen zwischen der Erdoberfläche und der Atmosphäre zu verfolgen, etwa die Menge der Wolkendecke, die sich vorübergehend auf die Temperatur des darunter liegenden Gebiets auswirkt, sind häufigere Messungen erforderlich. Zwei Satelliten in asynchronen, nahezu polaren Umlaufbahnen, die zu unterschiedlichen Zeiten einen bestimmten Punkt auf der Erde überfliegen und innerhalb von Stunden voneinander dasselbe Gebiet beobachten, könnten einige dieser Phänomene auf kürzerer Zeitskala erfassen.
5. Die PREFIRE-Mission trägt zur Ausbildung der nächsten Generation von Satellitenklimawissenschaftlern bei.
Die NASA hat PREFIRE gemeinsam mit der University of Wisconsin-Madison entwickelt, darunter auch Teammitglieder der Universitäten Michigan und Colorado. An der Mission ist eine vielfältige Gruppe von Studenten und Doktoranden beteiligt, die einen erheblichen Teil des Wissenschaftsteams ausmachen.