由- K技术2022年7月13日路易斯·卡斯特尔看过的
自腾飞三年前,NASA的冰云和土地高程Satellite-2 (ICESat-2)创造了一个全面的形象冰盖变化的复杂性,给洞察未来的格陵兰岛和南极洲。
图片来源:美国国家航空航天局
的ICESat-2测量透露,在南极冰盖是越来越浓的地区相比大陆内部的数据从原始卫星从2003年到2009年,可能由于降雪的增加。
然而,从大陆的冰的巨大损失利润(由于海洋变暖)远比内部的小收益更重要。
新的分析揭示了冰盖的应对气候变化以前所未有的细节,透露的线索,为什么和冰盖是如何反应的。
亚历克斯·加德纳冰川学家,美国宇航局喷气推进实验室。
这是第一次研究人员利用激光测高来确定南极洲的冰盖的损失与损耗的同时浮动冰架在欧洲大陆。
研究人员观察到冰架消耗在南极洲西部的位置——许多欧洲大陆的最快速的冰川。
整个冰架在南极洲西部稀疏模式显示,Crosson冰架已经变薄平均每年大约10英尺的冰,和每年Thwaites冰架约16英尺的冰——最冰架。
激光测量的空间
ICESat-2飞船作为权力和指向任务的唯一工具,平台先进的激光高度计系统地形阿特拉斯。这是天基激光雷达(光探测和测距),用来测量距离通过将激光瞄准一个目标和分析反射的光。
图片来源:轨道ATK公司和诺斯罗普格鲁曼公司
ATLAS措施所花费的时间激光光子从卫星到地球和背部;计算机程序计算高程通过使用来自多个脉冲的旅行时间。
阿特拉斯要求我们开发新技术让科学家所需的测量研究。这意味着我们不得不工程师卫星仪器,不仅将收集非常精确的数据,但也将收集超过250倍的高度测量它的前身。
Doug McLennan ICESat-2项目经理。
同时绕地球从南极到北极,ICESat-2将测量冰山庄一年四次,在极地地区一个相同的路径之后,给年度和季节性监测冰高程的变化。此外,除了两极,ICESat-2将测量海洋和陆地表面的高度,包括森林。
ICESat-2在轨道上时,阿特拉斯创造了六个绿色激光束安排三套两个更准确地确定表面的斜率和提供更好的地面覆盖。
每一对梁跨梁轨道,2.1英里远,每个梁内一对由1.6英里沿着光束跟踪分隔。激光阵列旋转2°卫星的地面轨迹,这样一双光束跟踪由大约300英尺的分隔。
阿特拉斯发出激光脉冲在可见光谱波长532纳米。尽管是强大的,激光不是热得足以融化冰在大约300英里的高空地球。
激光脉冲速率,结合卫星的速度,让阿特拉斯记录海拔测量每28。,与130年的图像一个足球场。沿着卫星测量记录每隔2.3英尺的地面道路。
激光以每秒10000次的速度。大约200万亿个光子释放在每个脉冲,其中绝大多数是转移或分散脉冲前往地球表面反射回卫星。
大约十几个光子从每个脉冲返回到仪器和收到的是2.6英尺铍望远镜。过滤器确保仪器专门计数与532纳米波长的光子,光子和计算机程序进一步确定可能来自激光。
确保阿特拉斯可以持续
正在组装,阿特拉斯经历了最初一轮的测试在2016年的春天和夏天在戈达德太空飞行中心,美国航空航天局。测试团队受到噪声,模拟一个嘈杂的火箭发射,震在振动表,然后把它放在一个真空室来测试它在极冷和极热温度条件。
图片来源:美国国家航空航天局
虽然ICESat-2在轨道上,沐浴在太阳的热量之间交替冻结在寒冷的影子的地球每90分钟。因此,在卫星发射进入太空的恶劣条件下,戈达德工程师想确保激光日夜工作,始终如一,无论温度。
真空室成立四个vacuum-compatible 800年cm-1cv negative-stiffness振动器来支持阿特拉斯的热真空测试。
- K光电隔离器的主要用途是在热室也没有稳定的安装面我们就会喜欢。光电隔离器是取消了抖动引入我们的系统的关键设备。
布莱恩·辛普森机械为阿特拉斯测试。
ICESat-2团队工作不断测试阿特拉斯在戈达德温控真空室,确保其互连组件一起工作和按预期执行。
当我们做这些测试,我们想确认在最坏条件下轨道,冷和热,没有空气,你仍然得到你想要的预期性能的仪器。这是一个极端的测试。
旋律Djam,系统工程师,戈达德。
对于这个测试,工程师确定最高温度时,仪器将达到在轨道上在阳光充足和最低温度在地球的影子,然后进一步5°C涵盖所有基地“生存”测试。使用加热器和液态氮、热真空循环55°C和-25°C之间四次。
图片来源:美国国家航空航天局
在这些极端温度,测试工程师发出了激光信号通过光纤电缆专门设计来模拟激光反射地球和返回宇宙飞船。
研究小组设计了各种场景,反射光线以不同的方式——例如,冰川在夏天的结果在不同的光子的回报比海洋云层下或森林在秋天。
仪器还必须区分激光光子,它必须计算和静态背景光子从自然的阳光。必须这样做可能导致材料的温度范围下扩展或收缩。欧洲杯足球竞彩
专门设计的地面支持设备,或测试光纤和激光模拟所有这些情况下,测试ATLAS2020欧洲杯下注官网探测器和电子产品的性能,以及如何将接收数据的计算机程序在地球上解释这些结果。
因为我们的集成和测试过程太长,,,因为有太多的电子接口,我们真正想要得到大部分的电子产品在热真空测试,看他们是如何表现的。在测试过程中,我们可能会发现问题,否则我们就不会有发现一年。这是一个重大风险缓解剂。
凯茜·理查森,阿特拉斯工具项目经理,戈达德。
“我们真的需要看到一切扮演对方,“理查森说。“你关心的是飞行硬件一起工作。”和航空电子系统表现良好,她说,同意返回数据科学家们希望看到的东西。
映射冰川下的湖泊
ICESat-2给了科学家的能力地图冰川下的湖泊与精度。卫星测量的高度冰面,上涨或下跌为湖泊填或空下冰盖——尽管它巨大的厚度。
南极洲的冰盖下水文系统几十年来一直是一个谜。
科学家们假设在南极冰川下的水交换是多种因素的结果,包括施加的压力波动冰的质量重从上方,冰盖的床之间的摩擦和下面的岩石,以及热量从地球低于绝缘层厚厚的冰。
这是一个戏剧性的格陵兰冰盖相比,湖泊在床上充满冰融水的排水通过从表面有裂缝和漏洞的地方。
精确测量基底的融水至关重要,如果科学家们想更好地了解南极冰川下的管道系统和淡水可能影响冰盖的速度高于或海洋的循环,最终流。
2007年,海伦阿曼达·弗里克做了一个突破,协助更新古典的理解在南极冰川下的湖泊。
使用数据从原始卫星,弗里克是第一个发现整个网络连接的湖泊,给排水正积极在南极洲的水流湍急的冰流。以前,这些湖泊被认为持有融水静态,没有,给排水。
最近,弗里克,连同另一组科学家,探索这种淡水和南大洋之间的联系——这一次通过研究湖泊的冰架附近的冰大板漂浮在海洋上的一个扩展冰盖。
他们的研究报告说,在2019年,后裂纹或断裂从湖楼打开美国运通在东南极洲冰架的基础,一个大的湖冰封突然倒塌。
使用数据从ICESat-2团队分析了崎岖的景观的冰架的变化。事件留下了一个深坑,或落水洞,一个戏剧性的萧条约4平方英里(约10平方公里),或超过三倍大小的纽约中央公园。
裂缝隧道近2000亿加仑的新鲜的水从冰架进海洋的表面下面的三天。
在夏季,南极冰架的表面是由成千上万的蓝绿色的融水湖装饰。然而这突然的事件发生在冬季当科学家预期的中间所有的冰架的表面上的水冻结。
ICESat-2地球轨道与地面完全重复,这意味着即使在黑暗的极地冬季,它的激光能够显示之前和之后的剧烈变化地形湖了。
融水溪流和湖泊是常见的在南极冰架在暖和的月份,因为科学家们期望这些融水湖与增加气温变得更加普遍,几十年来水力压裂的风险也会增加。
仍然,团队得出的结论为时过早确定在南极洲的气候变暖的原因是观察到的消亡的冰架测定。
目睹落水洞的形成与测高数据是一个难得的机会,但正是这种事件冰川学家必须分析,全面研究南极洲的冰相关的动力学模型。
我们学了很多关于冰盖动态过程从卫星测高,这是至关重要的,我们计划为下一代卫星高度计继续这个记录。
海伦阿曼达·弗里克。
最近的研究提供了关键的见解从太空定位新的冰川下的湖泊和评估这个隐藏的管道系统如何影响冰的速度陷入南大洋,添加淡水可能改变其生态系统和循环。
这使得科学家们改善他们的地图这些隐藏系统的湖泊在南极西部冰盖,以及发现另两个活跃的冰川下的湖泊。
确认
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