Спутник размером с коробку создал первую карту масштабного распространения атмосферного льда в полосе 883 ГГц – важная частота в субмиллиметровой длине волны для исследования облачного льда и его воздействия на земной климат.
IceCube – крошечный космический аппарат, развернутый с МКС в мае 2017 года. С его помощью удалось использовать технологию космического радиометра 883 ГГц, созданного Virginia Diodes (Вирджиния) в рамках исследования НАСА. Он способен определять критические атмосферные облачные характеристики льда на высотах 5-15 км.
Исследователи НАСА впервые задействовали субмиллиметровые полосы длин волн, падающие между микроволновой и ИК-областью электромагнитного спектра, чтобы изучать ледяные облака. Но до IceCube подобные инструменты не использовались в аппаратах.
Теперь IceCube представляет собою рабочую субмиллиметровую радиометрическую систему по коммерческой цене. Важно то, что аппарат предоставляет глобальный взгляд на распределение облачного льда планеты.
Определение атмосферного облачного льда нуждается в приборах, настроенных на широкий диапазон частот. Но также необходимо пролететь над субмиллиметровыми датчиками. Эта длина волны заполняет значительный промежуток данных в средней и верхней тропосфере, где ледяные облака часто слишком непрозрачны для ИК и видимых датчиков.
Техническая задача
Карта IceCube – первая в своем роде и открывает двери для будущих космических наблюдений за глобальными ледяными облаками с применением технологии субмиллиметровых волн.
Задача состояла в том, чтобы коммерческий приемник оказался достаточно чувствительным для улавливания и измерения атмосферного облачного льда, используя как можно меньший энергетический объем.
В итоге, агентство планирует встроить этот тип приемника в радиометр для визуализации ледяного облака в миссии ACE. Она ежедневно оценивает глобальное распределение ледяных облаков, влияющих на земное излучение ИК-энергии в пространство и отражение прибывающей солнечной энергии.
Многочисленные уроки
Кроме демонстрации субмиллиметровых наблюдений из пространства, ученые получили важные данные о том, как эффективно разработать миссию IceCube, определяя избыточные системы и те, от которых можно отказаться. Цена всегда влияла на выбор и в этом случае принимать решения было еще сложнее из-за низкого бюджета. Команда должна была создать испытательную модель и модель полета в сжатые сроки. Однако им удалось вписаться в бюджет и время.
Разработчики использовали готовые компоненты, включая радиометр VDI. Составляющие поступали от нескольких коммерческих поставщиков и не всегда функционировали гармонично, из-за чего приходилось их видоизменять.
IceCube не идеален, потому что присутствует шум и небольшие ошибки в данных радиометра. Однако с его помощью удается сделать полезное для науки измерение. Главная цель – показать, что миссия возможна.
Крошечные спутники часто играют важную роль в исследованиях, демонстрации новых технологий, научных обзорах и учебных работах. С их помощью изучают космическое пространство, наблюдают за планетой, решают фундаментальные вопросы, создают научные инструменты и демонстрируют новые методы наблюдений.