Radiômetros Compactos ampliam o conhecimento do Clima

 


 

Prestação de umidade do solo, da NASA, a missão Ativo e Passivo
Missão da NASA de umidade do solo ativa e passiva, previsto para 2015, vai reunir as medições globais da umidade do solo e os seus estados de congelamento e descongelamento para informar a compreensão da comunidade científica do clima, o ciclo do carbono, e recursos hídricos.

NASA não só colegas de reunir informação sobre o espaço, mas também pares para baixo para recolher informações sobre a Terra.Como parte da Missão Ciência Direcção, o Programa da NASA Ciências da Terra tem como objetivo melhorar as previsões sobre o clima, clima, desastres naturais e pela compreensão da Terra resposta a mudanças naturais e induzidas pelo homem. Uma maneira os cientistas estão monitorando essas mudanças é através do monitoramento da umidade da Terra, do solo e salinidade dos oceanos.

Como parte do ciclo da água, umidade do solo e salinidade dos oceanos estão interligados com a energia da Terra e os ciclos biogeoquímicos (carbono, nitrogênio e outros). Juntos, esses ciclos naturais desempenham um papel na moderação do ambiente global. Por exemplo, o gelo pode derreter no mar para diluir a salinidade dos oceanos, o que afeta a circulação do oceano, o que afeta o clima de uma área.

Em 2015, a NASA planeja embarcar em uma missão chamada de umidade do solo ativa e passiva (SMAP) para fornecer medições globais da umidade do solo e sua congelar e descongelar os estados. Medições da sonda SMAP vai levar a uma melhor compreensão dos processos que apontam a água, energia e ciclos de carbono, e de forma significativa informar ciência do sistema terrestre, a avaliação dos recursos hídricos e mitigação de riscos naturais.

A melhor maneira de medir as condições de superfície, tais como umidade do solo e salinidade dos oceanos é através de sensoriamento remoto de microondas em comprimentos de onda longos, tais como a L-band. No entanto, recebendo comprimentos de onda longa da Terra requer grandes antenas no espaço. Para se preparar para sensoriamento remoto de microondas em comprimentos de onda longos, a NASA tem apoiado o desenvolvimento de menores, mais leves, os dispositivos mais compactos para descobrir flutuações na umidade do solo e salinidade dos oceanos.

Parceria

Como resultado da pesquisa Small Business Innovation (SBIR) financiamento do Goddard Space Flight Center em 2000,ProSensing Inc. , de Amherst, Massachusetts, desenvolveu um compacto, extremamente estáveis ​​radiômetro de salinidade na superfície do mar e mapeamento de umidade do solo. Aproveitando os rápidos avanços nas telecomunicações, no momento, ProSensing incorporados pequenos, de baixo custo e alto desempenho elementos em apenas uma placas de circuito poucos. Usando duas ou mais radiômetros (chamado arraying) e combinando os sinais que recebem, o radiômetro agir como pequenos pedaços de um grande sistema.

"Foi importante para torná-los pequenos o suficiente para segurar na palma da sua mão. Radiômetros anteriores foram cerca de 10 vezes o tamanho. Se nós construímos radiômetros a velha forma, levaria muito mais tempo, dinheiro e esforço.Usando tecnologia de telefone celular, que custa menos de 50 por cento e nos deu uma vantagem competitiva ", diz James Mead, presidente da ProSensing.

Em 2005, ProSensing tinha entregue 35 unidades para Goddard para uso em um instrumento de pesquisa chamada 2D-STAR (Two Dimensional Pilotado fina matriz Radiometer). Voado em uma aeronave, 2D-STAR foi desenvolvido para demonstrar a tecnologia interferométrica (arraying radiômetros para atuar como um radiômetro grande) para sensoriamento remoto da umidade do solo.

David M. Le Vine, um cientista do Goddard Space Flight Center, diz: "2D-STAR alcança os resultados de uma grande antena sem colocar uma estrutura maciça no espaço. Fomos capazes de mostrar a tecnologia poderia trabalhar a partir de aviões, com a idéia de ir de avião para o espaço. "

Compact radiômetro
ProSensing Inc. 's extremamente estáveis ​​radiômetros compactos são empregados em todo o mundo para mapear a umidade do solo, salinidade dos oceanos, ea velocidade do vento.

Resultado produto

Durante seu trabalho com Goddard, ProSensing recebeu um pedido da Universidade de Melbourne, na Austrália, para construir seis módulos extremamente estáveis ​​radiômetro para funcionamento a bordo de sensoriamento remoto em uma instalação nova que está sendo desenvolvido através do apoio do Australian Research Council, University of Melbourne, University of Newcastle , James Cook University, Austrália e Airborne Research na Universidade Flinders. Em 2006, ProSensing havia construído e entregue um polarimétrico em banda L-radiômetro de microondas (PLMR), utilizando os módulos radiômetro.

De acordo com a Universidade de Melbourne, PLMR permite o mapeamento em detalhe sem precedentes da umidade do solo, salinidade da superfície da terra e da temperatura e salinidade dos oceanos de superfície e de temperatura. A Universidade valoriza o pequeno tamanho do instrumento, peso leve, e acessibilidade.

Baseado sobre os avanços possíveis, trabalhando com a NASA, ProSensing oferece dois radiômetros leve para mapeamento de umidade do solo, salinidade dos oceanos, ea velocidade do vento: o PLMR eo Scanning Microwave Radiometer Low Frequency. ProSensing clientes incluem agências governamentais de pesquisa, grupos de pesquisa da universidade, e as grandes corporações na América do Norte, Europa e Ásia.

A forma como um radiômetro de microondas funciona é através da medição da radiação natural. No caso dos oceanos, a quantidade de sinal que é irradiada com mudanças de salinidade. O parâmetro usado para descrever isso é chamado de emissividade da superfície. No caso do solo, a emissividade varia com a umidade. Além disso, a emissividade depende de como uma superfície áspera é, e é por isso que um radiômetro também pode medir a velocidade do vento sobre o oceano.Quanto mais rápido o vento sopra, a mais áspera a superfície recebe, resultando em mais sinais sendo transmitidos para o radiômetro.

Módulo receptor
Doze módulos receptor como este serão combinadas em uma imagem de furacão radiômetro para medir a velocidade do vento em furacões.

Em 2008, a tecnologia da NASA derivados influenciou o design e desenvolvimento de uma imagem de furacão radiômetro (HIRAD) para medir a velocidade do vento do oceano em furacões. O instrumento, em desenvolvimento no Marshall Space Flight Center, usa a mesma técnica que o radiômetro extremamente estáveis, mas opera com um comprimento de onda diferente.

HIRAD é um compacto, leve, instrumento de baixa potência que produz imagens a partir de uma aeronave ou nave espacial. Especificamente, Marshall está desenvolvendo HIRAD para medir a velocidade do vento de superfície do oceano do furacão aviões de reconhecimento com resolução espacial fino sobre uma ampla faixa angular. ProSensing emitido em 12 de placa única, quatro receptores de canal de radiômetro para Marshall, que agora estão sendo integrados em HIRAD.

Em 2009, ProSensing recebeu um contrato de um dos maiores centros de pesquisa na Alemanha, o Instituto de Química e Dinâmica da Geosfera, para construir uma cópia do PLMR. Exigindo seis módulos extremamente estáveis ​​radiômetro, o Instituto utiliza PLMR para medições de pesquisa da umidade do solo e salinidade.

Mais recentemente, a Universidade de Massachusetts pediu dois módulos radiômetro de ProSensing para testar a sua aplicabilidade para as leituras não-invasiva da temperatura do fluido cerebrospinal (temperatura do líquido que circula ao redor e através do cérebro e medula espinhal). Normalmente, uma punção lombar é usado para este procedimento para diagnosticar certas doenças neurológicas, particularmente infecções como meningite. "Se você pode medir a temperatura remotamente com um radiômetro e ver que ele é elevado, então isso poderia ter ampla aplicação em salas de emergência", diz Mead.

Mead diz que muitos projetos têm crescido fora do programa SBIR NASA ao longo dos anos. "A NASA tinha um interesse de longo prazo no desenvolvimento da tecnologia e estava ansioso para pegar o que nós construímos e colocá-lo de usar. Que nos deu alguma coisa para a concepção. Agora, temos alguns projetos bastante madura, e alguns que estão apenas começando expulso. "

fonte: http://www.sti.nasa.gov/tto/Spinoff2010/er_2.html

 

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