NASA는 위성 정확도를 개선하기 위해 달빛을 사용합니다

NASA의 공수 Lunar Spectral Irradiance 또는 air-LUSI는 달에서 반사되는 빛의 양을 정확하게 측정하기 위해 3월 12일부터 16일까지 NASA의 ER-2 항공기에 탑승했습니다. 반사된 달빛은 연구원들이 지구 관측 위성 간의 측정 정확도와 일관성을 개선하기 위해 활용하는 안정적인 광원입니다.

"달은 매우 안정적이며 기후와 같은 지구의 요인에 크게 영향을 받지 않습니다. 이것은 우리가 도구를 설정하고 우리 행성에 무슨 일이 일어나고 있는지 볼 수 있는 매우 좋은 보정 기준이자 독립적인 벤치마크가 됩니다."라고 air가 말했습니다. -LUSI의 수석 연구원 Kevin Turpie, University of Maryland, College Park 연구 교수.

 

air-LUSI 비행은 NASA의 포괄적인 위성 보정 및 검증 노력의 일부입니다. 결과는 네바다의 Railroad Valley Playa와 같은 지상 기반 사이트를 보완하고 함께 궤도를 도는 위성에 강력한 보정 데이터 세트를 제공할 것입니다.

 

NASA는 연구원들에게 상호 연결된 지구 시스템에 대한 글로벌 관점을 제공하는 20개 이상의 지구 관측 위성을 보유하고 있습니다. 그들 중 다수는 지구 표면, 물 및 대기에 의해 반사, 산란, 흡수 또는 방출되는 광파를 측정합니다. 이 빛에는 인간이 볼 수 있는 가시광선뿐만 아니라 보이지 않는 자외선 및 적외선 파장과 그 사이의 모든 것이 포함됩니다. 오케스트라의 악기와 마찬가지로 개별 위성 악기는 연구자가 데이터를 최대한 활용하기 위해 서로 "조율"이 되어야 합니다. 달을 "소리굽쇠"로 사용함으로써 과학자들은 다른 위성의 데이터를 더 쉽게 비교하여 장기간에 걸친 전 지구적 변화를 볼 수 있습니다.

 

이것이 바로 air-LUSI가 필요한 이유입니다. NIST(National Institute of Standards and Technology), US Geological Survey 및 McMaster University와 협력하여 개발한 air-LUSI는 달 표면에서 반사되는 빛의 양을 측정하는 망원경입니다. 지구 관측 위성이 달빛으로부터 받는 에너지의 양을 평가하기 위해. 그것은 캘리포니아 팜데일에 있는 NASA의 암스트롱 비행 연구 센터에서 관리하고 비행하는 ER-2 항공기에 탑재되었습니다. ER-2는 대기의 95% 이상인 70,000피트 상공을 비행한 고고도 항공기로 반사된 햇빛을 산란시키거나 흡수할 수 있습니다. 이를 통해 air-LUSI는 위성이 궤도에서 수행하는 것과 유사한 매우 정확한 NIST 추적 가능한 측정값을 수집할 수 있었습니다. 달 반사율 모델의 정확도를 향상하기 위해 air-LUSI 측정은 1% 미만의 불확실성으로 정확합니다. 3월 비행 중 air-LUSI는 보름달 직전 4일 동안 달을 측정했습니다.

 

이 공중 접근 방식은 달의 여러 단계에서 달빛을 연구하는 동시에 평가, 유지 관리 및 필요한 경우 수리를 위해 비행 사이에 기기를 다시 가져올 수 있다는 이점이 있습니다.

 

정확도 향상을 위한 개선

air-LUSI 분광기는 기기를 해수면 온도와 압력에서 일정하게 유지하는 인클로저 내에서 완전히 밀봉됩니다. 망원경으로 수집된 빛은 광파의 변화를 측정하는 기기인 분광계로 빛을 보내는 적분 구로 들어갑니다. air-LUSI는 2019년 11월에 유사한 비행을 처음으로 비행했습니다. 그 이후로 air-LUSI 팀은 기기의 정확도를 지속적으로 개선해 왔습니다.

팀은 내부 모니터를 개선하여 자외선에서 근적외선에 이르기까지 더 넓은 범위의 파장에서 기기 정확도를 더 잘 확인할 수 있었습니다. 그들은 또한 온도 변화의 작은 영향을 제거하기 위해 적분구를 재설계할 수 있었습니다.

Turpie는 "이는 장비가 우리가 찾고 있는 99% 이상의 정확도 수준으로 측정을 수행하는 데 도움이 될 것입니다."라고 말했습니다.

 

이러한 변경 작업은 어려웠습니다. COVID-19 전염병으로 인한 지연으로 인해 기기 업데이트 및 수리 작업을 하고 있던 수석 엔지니어는 새로운 원격 작업 계획을 개발해야 했습니다. 그와 수석 연구원 모두 기기 작업을 하고 2022년 비행을 준비할 수 있도록 부품을 집으로 직접 배달할 수 있는 특별 허가를 받았습니다.

 

달을 공통 표준으로 사용

2019년과 2022년의 데이터는 과학자들이 자외선에서 근적외선 범위의 지구 관측 위성 데이터를 보다 일관성 있게 만드는 데 도움이 될 가능성이 있습니다. 또한 일반적인 달 표준은 현재와 미래의 위성 관측을 비교하고 미세 조정하는 것을 더 쉽게 만들 것입니다. NASA의 다가오는 플랑크톤, 에어로졸, 구름, 해양 생태계(PACE) 임무는 달을 공통 벤치마크로 사용하여 관측을 보다 정확하고 지구의 다른 위성 측정과 상호 일관성 있게 만들 계획입니다. 향후 10년 동안 PACE와 NASA 지구 시스템 천문대의 미래 궤도 센서는 지구에 대한 보다 응집력 있는 그림을 만드는 데 도움이 될 것입니다.

 

Turpie는 "지구 외부에 공통 보정 소스가 있으면 이 목표를 달성하는 데 도움이 될 것"이라고 말했습니다. " 달에서 오는 빛의 총량의 정확도를 향상하기 위해 air-LUSI 측정이 사용되면 우리는 현재와 미래의 우주 관측소를 사용하여 지구를 훨씬 더 정확하게 측정할 수 있습니다."