NASA nutzt Mondlicht zur Verbesserung der Erdbeobachtung

HAMPTON / LONDON (IT BOLTWISE) – Die NASA plant den Start eines einzigartigen Instruments namens Arcstone, das die Qualität von Daten von erdbeobachtenden Sensoren im Orbit verbessern soll.

Die NASA steht kurz vor dem Start eines innovativen Instruments namens Arcstone, das die Genauigkeit von Daten von erdbeobachtenden Sensoren im Orbit erheblich verbessern soll. Diese Technologie-Demonstration wird Sonnenlicht messen, das vom Mond reflektiert wird, eine Technik, die als Mondkalibrierung bekannt ist. Solche Messungen der spektralen Reflexion des Mondes könnten letztlich dazu verwendet werden, einen hochpräzisen, universellen Standard für die internationale wissenschaftliche Gemeinschaft und die kommerzielle Raumfahrtindustrie zu setzen.

Um sicherzustellen, dass Satelliten- und Luftsensoren ordnungsgemäß funktionieren, kalibrieren Forscher sie, indem sie die Sensormessungen mit einer bekannten Standardmessung vergleichen. Arcstone wird die erste Mission sein, die sich ausschließlich der Messung der Mondreflexion aus dem Weltraum widmet, um die wissenschaftlichen Daten zu kalibrieren und zu verbessern, die von erdbeobachtenden Instrumenten im Orbit gesammelt werden.

„Eine der größten Herausforderungen bei der Fernerkundung aus dem Weltraum besteht darin, die erforderliche Kalibrierungsgenauigkeit der Instrumente im Orbit zu erreichen“, sagte Constantine Lukashin, Hauptforscher der Arcstone-Mission und Physiker am NASA Langley Research Center in Hampton, Virginia. „Der Mond ist eine ausgezeichnete und verfügbare Kalibrierungsquelle jenseits der Erdatmosphäre. Das vom Mond reflektierte Licht ist extrem stabil und auf einem sehr hohen Detaillierungsgrad messbar. Das Ziel von Arcstone ist es, die Genauigkeit der Mondkalibrierung zu verbessern, um die Qualität der Fernerkundungsdatenprodukte für kommende Generationen zu erhöhen.“

Während der geplanten sechsmonatigen Mission wird Arcstone ein Spektrometer verwenden – ein wissenschaftliches Instrument, das Licht misst und analysiert, indem es in seine Bestandteile, das Spektrum, zerlegt wird – um die spektrale Reflexion des Mondes zu messen. Der Start ist für Ende Juni als Mitflug auf einem kleinen CubeSat geplant, und Arcstone wird etwa drei Wochen nach Erreichen der Umlaufbahn mit der Datenerfassung beginnen, ein Meilenstein, der als erstes Licht bezeichnet wird.

„Die Mission demonstriert ein neues, kosteneffizienteres Instrumentendesign, Hardwareleistung, Betrieb und Datenverarbeitung, um hochpräzise Referenzmessungen der spektralen Reflexion des Mondes zu erreichen“, sagte Lukashin. Messungen der Mondreflexion, die von der Erdoberfläche aus vorgenommen werden, können durch atmosphärische Interferenzen beeinträchtigt werden, was Kalibrierungsbemühungen erschweren kann. Forscher verwenden bereits die Sonne und den Mond zur Kalibrierung von Raumfahrtinstrumenten, jedoch nicht mit einem Präzisions- und Übereinstimmungsgrad, der durch einen universellen Standard erreicht werden könnte.

Lukashin und seine Kollegen wollen die Kalibrierungsgenauigkeit erhöhen, indem sie über die Atmosphäre hinausgehen, um reflektierte Sonnenwellenlängen auf eine Weise zu messen, die eine stabile und universelle Kalibrierungsquelle bietet. Eine weitere kürzliche NASA-Mission, die Airborne Lunar Spectral Irradiance-Mission, nutzte ebenfalls Sensoren, die auf Flugzeugen in großer Höhe montiert waren, um die Mondbestrahlungsmessungen von Flugzeugen zu verbessern.

Es gibt keinen international anerkannten Standard (SI-rückverfolgbar) für die Kalibrierung der Mondreflexion aus dem Weltraum in der wissenschaftlichen Gemeinschaft oder der kommerziellen Raumfahrtindustrie. „Dedizierte radiometrische Charakterisierungsmessungen des Mondes wurden noch nie von einer weltraumgestützten Plattform aus durchgeführt“, sagte Thomas Stone, Co-Investigator für Arcstone und Wissenschaftler beim U.S. Geological Survey (USGS). „Ein hochpräzises, SI-rückverfolgbares Mondkalibrierungssystem ermöglicht mehrere wichtige Fähigkeiten für weltraumgestützte Erdbeobachtungsmissionen, wie die Kalibrierung von Datensätzen gegen eine gemeinsame Referenz – den Mond, die Kalibrierung von Sensoren im Orbit und die Möglichkeit, Lücken in vergangenen Datensätzen zu überbrücken.“

Wenn die anfängliche Arcstone-Technologie-Demonstration erfolgreich ist, könnte eine längere Arcstone-Mission es Wissenschaftlern ermöglichen, den Mond als bevorzugten Referenzstandard für viele andere Satelliten zu machen. Der neue Kalibrierungsstandard könnte auch rückwirkend auf frühere Erddatenaufzeichnungen angewendet werden, um deren Genauigkeit zu verbessern oder Datenlücken in Datenfeldern zu schließen. Er könnte auch die hochpräzise Sensorleistung im Orbit verbessern, was entscheidend für die Kalibrierung von Instrumenten ist, die möglicherweise empfindlich auf Abbau oder Hardwareausfälle im Laufe der Zeit im Weltraum reagieren.

„Erdbeobachtungen aus dem Weltraum spielen eine entscheidende Rolle bei der Überwachung der Umweltgesundheit unseres Planeten“, sagte Stone. „Die Mondkalibrierung ist eine robuste und kosteneffektive Möglichkeit, eine hohe Genauigkeit und Interkonsistenz von Erdbeobachtungsdatensätzen zu erreichen, was genauere Bewertungen des aktuellen Zustands der Erde und zuverlässigere Vorhersagen zukünftiger Trends ermöglicht.“

Das Arcstone-Technologie-Demonstrationsprojekt wird von NASAs Earth Science Technology Office’s In-space Validation of Earth Science Technologies finanziert. Arcstone wird vom NASA Langley Research Center in Zusammenarbeit mit dem Laboratory for Atmospheric and Space Physics der Universität Colorado Boulder, dem USGS, dem NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, Resonon Inc., Blue Canyon Technologies und Quartus Engineering geleitet.

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