با فضاپیمای دوقلوی ناسا که به انتهای زمین می رود آشنا شوید . دو ماهواره کوچک ماموریت PREFIRE آژانس را برعهده دارند که در بهار 2024 پرتاب می شوند و داده های گمشده از مناطق قطبی زمین را جمع آوری می کنند.
نور خورشید بر تکه های یخ در دریای چوکچی، بخشی از اقیانوس منجمد شمالی، می تابد. مأموریت PREFIRE ناسا در مناطق قطبی زمین، چگونگی تأثیر گرم شدن جهان در از دست دادن یخ دریا، ذوب یخ‌ها و افزایش سطح دریا را بررسی خواهد کرد.
ناسا/کاترین هانسن
دو ماهواره مینیاتوری جدید ناسا طی چند ماه آینده شروع به عبور از جو زمین خواهند کرد و گرمای از دست رفته در فضا را تشخیص خواهند داد. مشاهدات آنها از سخت ترین مناطق سیاره زمین به پیش بینی چگونگی تغییر یخ، دریاها و آب و هوا در مواجهه با گرمایش جهانی کمک می کند.
به اندازه یک جعبه کفش، ماهواره‌های مکعبی یا CubeSats، مأموریتی به نام PREFIRE را تشکیل می‌دهند که مخفف کلمه Polar Radiant Energy در آزمایش مادون قرمز دور است. با تجهیز به فناوری های اثبات شده در مریخ، هدف آنها آشکار کردن طیف کامل از دست دادن گرما از مناطق قطبی زمین برای اولین بار است و مدل‌های آب و هوا را دقیق‌تر می‌کند.
PREFIRE به طور مشترک توسط ناسا و دانشگاه ویسکانسین-مدیسون با اعضای تیمی از دانشگاه‌های میشیگان و کلرادو توسعه داده شده است.
این ماموریت با بودجه انرژی زمین شروع می شود. در یک عمل تعادل سیاره ای، مقدار انرژی گرمایی که سیاره از خورشید دریافت می کند باید به طور ایده آل با مقداری که از منظومه زمین به فضا تابش می کند جبران شود. تفاوت بین انرژی ورودی و خروجی دمای زمین را تعیین می کند و آب و هوای ما را شکل می دهد.
مناطق قطبی نقش کلیدی در این فرآیند دارند و مانند باله های رادیاتور زمین عمل می کنند. به هم زدن هوا و آب، از طریق آب و هوا و جریان های اقیانوسی، انرژی گرمایی دریافتی در مناطق استوایی را به سمت قطب ها می برد، جایی که تشعشعات مادون قرمز حرارتی ساطع می شود - همان نوع انرژی که از یک لامپ گرما احساس می کنید. حدود 60 درصد از این انرژی در طول موج های مادون قرمز دور به فضا می رود که هرگز به طور سیستماتیک اندازه گیری نشده اند.
PREFIRE می تواند این شکاف را ببندد. برایان دروین، دانشمند و معاون محقق اصلی این ماموریت در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در جنوب کالیفرنیا، گفت: «ما پتانسیل کشف برخی چیزهای اساسی در مورد نحوه عملکرد سیاره خود را داریم.»
او گفت: «در پیش‌بینی‌های اقلیمی، بسیاری از عدم قطعیت‌ها ناشی از چیزهایی است که ما در مورد قطب‌های شمال و جنوب و چگونگی انتشار تشعشعات کارآمد به فضا نمی‌دانیم.» اهمیت این تشعشعات برای بسیاری در عصر فضا درک نشده بود، اما ما اکنون می دانیم و قصد داریم آن را اندازه گیری کنیم.
هر ماهواره با فاصله دو هفته در ماه مه از نیوزلند پرتاب خواهد شد و یک طیف سنج مادون قرمز حرارتی خواهد داشت. ابزارهای طراحی شده توسط JPL شامل آینه ها و آشکارسازهایی با شکل خاص برای تقسیم و اندازه گیری نور مادون قرمز است. فناوری مشابهی توسط Mars Climate Sounder در مدارگرد شناسایی مریخ ناسا برای بررسی جو و آب و هوای سیاره سرخ استفاده می شود.
مینیاتور سازی ابزارها برای قرار گرفتن در CubeSats یک چالش برای تیم مهندسی PREFIRE بود. آنها یک طرح کوچک را توسعه دادند که برای شرایط نسبتاً گرم سیاره خودمان بهینه شده بود. این ابزار با وزن کمتر از 6 پوند (3 کیلوگرم)، با استفاده از دستگاهی به نام ترموکوپل، شبیه به حسگرهایی که در بسیاری از ترموستات های خانگی یافت می شود، خوانش ها را انجام می دهند.
برای به حداکثر رساندن پوشش، دوقلوهای PREFIRE در مسیرهای مختلف به دور زمین می چرخند و هر چند ساعت یک بار در نزدیکی قطب ها روی هم قرار می گیرند.
از دهه 1970، قطب شمال حداقل سه برابر سریعتر از هر جای دیگر روی زمین گرم شده است. یخ دریا در زمستان در آنجا بیش از 15900 مایل مربع (41200 کیلومتر مربع) در سال کوچک شده است که نسبت به میانگین 1981-2010 کاهش 2.6 درصدی در هر دهه را نشان می دهد. تغییری در طرف مقابل سیاره نیز در حال رخ دادن است: صفحات یخی قطب جنوب با سرعت متوسط حدود 150 میلیارد تن در سال جرم خود را از دست می دهند.
پیامدهای این تغییرات بسیار گسترده است. نوسانات یخ دریا اکوسیستم های قطبی را شکل می دهد و بر دما و همچنین گردش اقیانوس تأثیر می گذارد. آب ذوب شده از صفحات یخی به ضخامت یک مایل در گرینلند و قطب جنوب مسئول حدود یک سوم افزایش میانگین سطح آب دریاها از سال 1993 است.
تریستان لیکویر، استاد دانشگاه ویسکانسین-مدیسون و محقق اصلی این ماموریت، گفت: اگر نواحی قطبی را تغییر دهید، آب و هوای سراسر جهان را نیز به طور اساسی تغییر خواهید داد. طوفان های شدید، سیل، فرسایش سواحل - همه این موارد تحت تأثیر آنچه در قطب شمال و قطب جنوب می گذرد است.
برای درک و طرح چنین تغییراتی، دانشمندان از مدل های آب و هوایی استفاده می کنند که بسیاری از فرآیندهای فیزیکی را در نظر می گیرند. اجرای چندین بار مدل ها (هر بار تحت شرایط و فرضیات کمی متفاوت) منجر به مجموعه ای از پیش بینی های آب و هوایی می شود. مفروضات در مورد پارامترهای نامشخص، مانند میزان کارآمدی پرتوهای حرارتی توسط قطب ها، می تواند به طور قابل توجهی بر پیش بینی ها تأثیر بگذارد.
