ناسا اخیراً یک جفت ماهواره مینیاتوری را با نام مأموریت «Polar Radiant Energy in the Far-Infrared Experiment» یا به‌اختصار «PREFIRE» برای اندازه‌گیری گرمای ازدست‌رفته‌ از قطب‌های زمین به فضا پرتاب کرده‌ است. این مأموریت را می‌توان شاهکاری در مطالعه گرمایش زمین به‌روش نوین دانست. در این مقاله با مأموریت PREFIRE ناسا زیاد تر آشنا می‌شویم.

مأموریت PREFIRE ناسا

قطب‌های زمین همانند ترموستات سیاره حرکت می‌کنند. در حقیقت، این مناطق با تخلیه انرژی اضافی دریافتی در مناطق استوایی آب‌وهوای کره زمین را تنظیم می‌کنند؛ بعد مطالعه مقدار گرمای ازدست‌رفته از این مناطق می‌تواند اطلاعات زیاد مفیدی درمورد گرمایش زمین در اختیار دانشمندان قرار بدهد. نزدیک به ۶۰ درصد انتشارات قطب شمال در طول موج‌های بیشتر از ۱۵ میکرومتر رخ می‌دهد که هیچ زمان به‌طور سیستماتیک اندازه‌گیری نشده است. PREFIRE قرار است اولین‌ بار این اندازه‌گیری‌ها را انجام دهد.

اطلاعات ارزشمندی که ماهواره‌های PREFIRE (پریفایر) جمع‌آوری می‌کند، به بهبود پیش‌بینی‌های مدل‌های آب‌وهوایی پشتیبانی می‌کند. این اطلاعات این چنین به بازدید چگونگی تأثیر گرمایش زمین بر ذوب شدن یخ‌ها و بالا آمدن سطح دریاها پشتیبانی می‌کند.

این مأموریت شامل دو کیوب‌ست است. کیوب‌ست ماهواره‌ای مکعبی استاندارد، کم‌هزینه و کوچک است. این ماهواره‌ها وزن کمتر از ۱۰ کیلوگرم دارد و به‌علت ارزان بودن می‌توانند در تعداد بیشتری راه‌اندازی شوند و به ابزاری مورد قیمت برای تحقیقات علمی و نمایش‌های فناوری تبدیل شوند.

این ماهواره‌ها در دو مدار گوناگون با ارتفاع ۴۷۰ تا ۶۵۰ کیلومتری از زمین و در نواحی نزدیک به قطب قرار خواهند گرفت.

ماهواره‌های پریفایر را آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا و مرکز علوم و مهندسی فضایی ساخته شده‌اند. کیوب‌ست‌ها یکسان و کوچک با ابعاد تقریباً ۳۰۰ در ۲۰۰ در ۱۰۰ میلی‌متر می باشند.

هرکدام از ماهواره‌ها تجهیزبه یک طیف‌سنج مادون قرمز حرارتی کوچک‌شده‌ می باشند. طیف‌سنج‌ها مقدار تشعشعات مادون قرمز ساطع‌شده از قطب شمال و جنوب را اندازه‌گیری خواهند کرد.

طراحی مقرون به‌صرفه و مقصد بی همتا مکعب‌های PREFIRE به‌خوبی با مأموریت‌های زیاد بزرگ ناسا مطابقت دارد. ناسا هم به مأموریت‌های بزرگ هم مأموریت‌های کوچک‌تر نیاز دارد.

کیوب‌ست‌ها چه تجهیزاتی دارند؟

کیوب‌‌ست‌های مأموریت پریفایر به طیف‌سنج مادون قرمز حرارتی (TIRS) تجهیزمی باشند. طیف‌سنج مادون قرمز حرارتی (TIRS)، تصویربردار اسپکترورادیومتریک است که تابش مادون قرمز متوسط و دور را اندازه‌گیری می‌کند. اندازه‌گیری‌های TIRS با داده‌های جاری ادغام می‌بشود تا فهمیدن بهتری از تشعشعات حرارتی قطب شمال که کلید فهمیدن مقدار تغییرات آب‌وهوایی است، فراهم کنند.

طیف‌سنج TIRS خارج از فضاپیما قرار دارد و هشت بار در هر گردش مداری کالیبره می‌بشود. اندازه‌گیری‌های TIRS از شارهای طیفی، بخار آب، گسیل سطح و تشعشعات پهن باند در اکثر موج‌های حرارتی مقدور است.

این اندازه‌گیری‌ها شکاف بزرگی را که در دانش ما درمورد انرژی قطب شمال و نقش آن در گرمایش، ذوب و ازبین‌رفتن یخ‌ها، تشعشعات دریا و افزایش سطح آن وجود دارد، پر می‌کند.

پریفایر، مأموریت ارزشمندی است!

ماهواره PREFIRE در مداری هم‌زمان با خورشید با دوره وقتی ۹۵ دقیقه قرار می‌گیرد. سپس تغییرات در انتشار کردن نور مادون قرمز دور (FIR) و تاثییر گلخانه‌ای را از طریق مثالبرداری حرارتی رادیومتری در بالای جو قطبی اندازه‌گیری می‌کند.

ابزارها هر روز داده‌ها را ثبت می‌کنند تا تغییرات فصلی را بهتر بتوان بازدید کرد. همان گونه که گفتیم، این داده‌ها در بهبود مدل‌های آب‌وهوایی کاربرد دارند. هرچند این فقط یکی از کاربردهای مأموریت پریفایر است، بهبود مدل‌های اقلیمی درنهایت به پیش‌بینی و بازدید شدت و بسیاری طوفان‌ها در زمین، فرسایش ساحل‌ها و حتی سیل نیز پشتیبانی می‌کند. این داده‌ها این چنین پشتیبانی می‌کنند دانشمندان ابرها و رطوبت در نواحی گوناگون زمین را باتوجه‌به مقدار گرمای ازدست‌رفته زمین بازدید کنند.

دلنشین است بدانید قطب شمال سریع تر از هرجای فرد دیگر روی زمین گرم می‌بشود. همین مسیٔله متأسفانه جهت تحول الگوی جمعیت محلی و زیستگاه‌های حیات وحش در قطب‌ها می‌بشود که پیامدهای جهانی به همراه دارد.

داده‌های PREFIRE به دانشمندان پشتیبانی می‌کند اعتدال بین گرمای ورودی و خروجی را که برای پیش‌بینی تغییرات در الگوهای دریا و آب‌وهوای زمین مهم است، فهمیدن کنند.

اهداف مأموریت PREFIRE

به‌طورکلی اهداف فضاپیما در چهار دسته زیر قرار می‌گیرند:

• تعیین این که چه مقدار گرما (به‌شکل تشعشعات مادون قرمز دور) از سطوح برف و یخ به فضا انتشار می‌بشود و مقدار آن در هر ماه چه مقدار است.
• اندازه‌گیری مقدار تشعشعات مادون قرمز دور به‌دام‌افتاده به‌وسیله بخار آب و ابرهای جوی در قطب شمال و قطب جنوب و چگونگی تأثیر آن بر تاثییر گلخانه‌ای در قطب‌ها.

• به‌روزرسانی تخمین‌های انتشار کردن مادون قرمز دور در مدل‌های اقلیمی. این به‌روزرسانی مشاهدات را با دقت بیشتری منعکس خواهد کرد و پیش‌بینی‌های گرمایش قطب شمال را بهبود می‌‌بخشد.

• بازدید همانند‌سازی مدل‌ها از فرایند‌های یخی، همانند نرخ ذوب بعد از بهبود تخمین‌های انتشار کردن مادون قرمز دور در مدل‌های آب‌وهوایی.

پرتاب ماهواره‌های PREFIRE

ماهواره‌های پریفایر را موشک «الکترون» با فاصله حدودی یک هفته از هم از نیوزلند به مدار زمین پرتاب شدند. در پرتاب ماهواره‌ها دپارتمان علوم جوی و اقیانوسی دانشگاه «ویسکانسین» و مرکز علوم و مهندسی فضایی با ناسا همکاری کردند.

پرتاب اول پنجم خرداد ۱۴۰۳ با پیروزی انجام شد. شرکت «Blue Canyon Technologies» که کیوب‌ست‌ها را ساخت و طیف‌سنج مادون قرمز حرارتی آزمایشگاه پیشرانه جت را طراحی کرد، ماموریت بازدید حالت ماهواره‌ها را در فضا را برعهده دارد.

دانشمندان باور دارند از نزدیک به یک ماه بعد از پرتاب، داده‌ها و نتایج علمی هر ماهواره قابل‌تجزیه‌و‌تحلیل خواهد می بود. PREFIRE طول عمر مأموریت برنامه‌ریزی‌شده‌ ۱۰ ماهه دارد.