뉴질랜드에서 발사된 두 개의 CubeSats로 구성된 NASA의 PREFIRE 임무는 극지방에서 방출되는 원적외선 복사의 불확실성과 그것이 지구 기후에 미치는 영향을 해결하는 것을 목표로 합니다. 구름과 수증기가 우주로의 열 복사에 어떻게 영향을 미치는지 연구함으로써 PREFIRE는 기후 모델을 개선하고 기후 역학 및 지구 온난화의 영향에 대한 예측을 향상시키려고 합니다.
각각 신발상자만한 크기의 두 개의 작은 NASA 위성은 오랫동안 지속되어 온 대기 문제, 즉 지구 극지방의 구름과 수증기가 지구의 기후에 어떤 영향을 미치는지 해결하는 임무를 수행하고 있습니다.
NASA의 원적외선 극 복사 에너지 실험(PREFIRE) 임무의 첫 번째 위성이 5월 25일 뉴질랜드에서 발사되어 7월에 과학 데이터를 전송하기 시작했습니다. 두 번째 위성은 6월 5일 발사됐고 8월부터 데이터 수집이 시작됐다.
PREFIRE의 목표는 지구가 가장 춥고 가장 먼 지역인 북극과 남극에서 우주로 방출하는 열의 양을 측정하는 것입니다. 극지 열 방출에 대한 자세한 데이터를 제공함으로써 이 임무는 지구 온난화가 지구의 얼음, 해양 및 기상 시스템에 미치는 영향을 예측하는 데 사용되는 기후 모델을 개선하는 것을 목표로 합니다.
지구는 열대 지방에서 많은 태양 에너지를 흡수하며, 날씨와 해류는 이 열을 극지방(햇빛을 훨씬 덜 받는 곳)으로 전달합니다. 극지방의 얼음, 눈, 구름은 열의 일부를 우주로 발산하는데, 그 중 대부분은 원적외선 복사 형태입니다. 지구가 열대 지방에서 흡수하는 열과 북극 및 남극에서 복사되는 열의 차이는 지구 온도의 핵심 요소로, 기후와 날씨의 역동적인 시스템을 구동하는 데 도움이 됩니다.
그러나 극성 원적외선에 대한 체계적 측정은 수행된 적이 없습니다. 이것이 바로 PREFIRE가 등장하는 곳입니다. 이 임무는 연구자들이 지구의 극지방이 언제 어디서 원적외선을 우주로 방출하는지, 그리고 대기 중 수증기와 구름이 방사선량에 어떤 영향을 미치는지 더 명확하게 이해하는 데 도움이 될 것입니다.
구름과 수증기는 지구에서 나오는 원적외선을 가두어 지구 온도를 상승시킵니다. 이는 온실 효과의 일부입니다.
위스콘신 매디슨 대학교 교수이자 PREFIRE의 수석 조사관인 Tristan L'Ecuyer는 "지구 기후를 정확하게 모델링하려면 구름의 영향을 올바르게 파악하는 것이 중요합니다."라고 말했습니다.
극지방의 구름과 수증기는 여름 창문과 같습니다. 북극의 맑고 상대적으로 건조한 날씨는 창문을 열어 답답한 방에서 열을 내보내는 것과 같습니다. 흐리고 상대적으로 습한 날씨는 닫힌 창문처럼 내부에 열을 가두는 역할을 합니다.
구름의 종류와 구름이 형성되는 높이는 극 대기에 갇혀 있는 열의 양에 영향을 미칩니다. 대부분 물방울로 구성된 저고도 구름은 색을 칠한 창문처럼 작용하고 냉각 효과가 있습니다. 높은 고도의 구름은 주로 얼음 입자로 구성되어 있어 열을 흡수하고 온난화 효과를 일으킬 가능성이 더 높습니다. 중간 고도 구름에는 다양한 양의 물방울과 얼음 입자가 포함되어 있기 때문에 따뜻해지거나 냉각되는 효과가 있을 수 있습니다.
그러나 구름은 연구하기가 매우 어렵습니다. 구름은 몇 초에서 몇 시간 내에 움직이고 변할 수 있는 미세한 입자로 구성되어 있습니다. 비가 오거나 눈이 오면 물과 에너지의 엄청난 재결합이 일어나 구름의 특성이 완전히 변합니다. 이러한 변화 요인은 지구 기후 시나리오를 예측하려는 기후 모델에서 구름 행동을 현실적으로 포착하는 것을 복잡하게 만듭니다.
다양한 기후 모델이 구름량을 나타내는 방식의 불일치는 온난화 예측치의 화씨 5~10도(섭씨 3~6도) 차이를 의미할 수 있습니다. PREFIRE 임무는 이러한 불확실성을 줄이는 것을 목표로 합니다.
각 우주선의 열적외선 분광계는 원적외선 범위의 빛 파장에 대한 중요한 측정을 수행합니다. 이러한 장비는 다른 유형의 광학 장비로는 거의 감지할 수 없는 구름을 감지할 수 있습니다. PREFIRE의 장비는 입자의 대략적인 크기를 감지할 만큼 민감하여 물방울과 얼음 입자를 구별할 수 있습니다.
NASA 제트 추진 연구소의 대기 과학자이자 PREFIRE 과학 팀의 일원인 Brian Kahn은 "PREFIRE는 우리에게 구름을 볼 수 있는 새로운 눈을 제공할 것입니다."라고 말했습니다. "우리는 아직 무엇을 보게 될지 확신할 수 없습니다. 정말 흥미롭습니다." "
PREFIRE 임무는 NASA와 위스콘신-매디슨 대학교 간의 협력입니다. 캘리포니아주 패서디나에 있는 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)의 한 부서인 NASA 제트추진연구소(JPL)는 NASA의 과학임무국(Science Mission Directorate)의 임무를 관리하고 분광계를 제공합니다. Blue Canyon Technologies는 CubeSats를 설계 및 제작했으며, 위스콘신 대학교 매디슨 캠퍼스는 수집된 데이터를 처리 및 분석했습니다.
우주선은 NASA의 발사 서비스 프로그램이 관리하는 VADR(Dedicated and Rideshare-at-Risk Acquisition) 계약에 따라 Rocket Lab에서 발사되었습니다. PREFIRE와 같은 CubeSats는 과학 및 기술 발전을 위한 귀중한 도구이며 미션 아키텍처 및 과학 연구 혁신을 위한 비용 효율적인 플랫폼입니다.
/scitechdaily에서 편집됨