NASA Meluncurkan Kamera Inframerah yang Mengubah Permainan untuk Eksplorasi Bumi dan Luar Angkasa

Sensor inframerah inovatif yang dikembangkan oleh NASA meningkatkan resolusi untuk pencitraan bumi dan luar angkasa, menjanjikan kemajuan dalam pemantauan lingkungan dan ilmu pengetahuan planet.

Kamera inframerah yang baru dikembangkan dengan resolusi tinggi dan dilengkapi dengan serangkaian filter ringan berpotensi menganalisis sinar matahari yang dipantulkan dari atmosfer dan permukaan atas bumi, meningkatkan peringatan kebakaran hutan, dan mengungkap komposisi molekuler planet lain.

Kamera ini dilengkapi dengan sensor superlattice lapisan tegang beresolusi tinggi yang sensitif, yang awalnya dikembangkan di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, didanai melalui program Penelitian dan Pengembangan Inside (IRAD).

Berkat desainnya yang ringkas, bobotnya yang ringan, dan keserbagunaannya, para insinyur seperti Tilak Hewagama dapat menyesuaikannya untuk beragam aplikasi ilmiah.

Kemampuan Sensor yang Ditingkatkan

“Memasang filter langsung ke detektor menghilangkan sebagian besar sistem lensa dan filter tradisional,” kata Hewagama. “Hal ini memungkinkan instrumen bermassa rendah dengan bidang fokus kompak yang kini dapat didinginkan untuk deteksi inframerah menggunakan pendingin yang lebih kecil dan lebih efisien. Satelit dan misi yang lebih kecil bisa mendapatkan keuntungan dari resolusi dan ketepatan.”

Insinyur Murzy Jhabvala memimpin pengembangan sensor awal di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, serta memimpin upaya integrasi filter saat ini.

Jhabvala juga memimpin eksperimen Compact Thermal Imager di Stasiun ruang angkasa Internasional yang menunjukkan bagaimana teknologi sensor baru dapat bertahan di luar angkasa sekaligus membuktikan kesuksesan besar bagi ilmu bumi. Lebih dari 15 juta gambar yang diambil dalam dua pita inframerah membuat penemunya, Jhabvala, dan rekan Goddard NASA Don Jennings dan Compton Tucker mendapatkan penghargaan Invention of the Yr dari agensi untuk tahun 2021.

Compact Thermal Imager menangkap kebakaran hebat yang luar biasa di Australia dari lokasinya di Stasiun Luar Angkasa Internasional pada tahun 2019 dan 2020. Dengan resolusi tingginya, alat ini mampu mendeteksi bentuk dan lokasi titik api serta seberapa jauh jaraknya dari kawasan pemukiman – sebuah informasi yang sangat penting untuk diketahui terlebih dahulu. responden. Kredit: NASA

Terobosan dalam Pengamatan Bumi dan Luar Angkasa

Information dari pengujian tersebut memberikan informasi rinci tentang kebakaran hutan, pemahaman yang lebih baik tentang struktur vertikal awan dan atmosfer bumi, dan menangkap aliran udara ke atas yang disebabkan oleh angin yang terangkat dari daratan bumi yang disebut gelombang gravitasi.

Sensor infra merah yang inovatif menggunakan lapisan struktur molekul berulang untuk berinteraksi dengan foton individu, atau unit cahaya. Sensor ini mampu menangkap lebih banyak panjang gelombang inframerah pada resolusi yang lebih tinggi: 260 kaki (80 meter) per piksel dari orbit dibandingkan dengan 1.000 hingga 3.000 kaki (375 hingga 1.000 meter) yang dimungkinkan dengan kamera termal saat ini.

Keberhasilan kamera pengukur panas ini telah menarik investasi dari Earth Science Know-how Workplace (ESTO) NASA, Small Enterprise Innovation and Analysis, dan program lain untuk lebih menyesuaikan jangkauan dan penerapannya.

Jhabvala dan tim Superior Land Imaging Thermal IR Sensor (ALTIRS) NASA sedang mengembangkan versi enam pita untuk proyek lintas udara LiDAR, Hyperspectral, & Thermal Imager (G-LiHT) tahun ini. Kamera pertama dari jenisnya ini akan mengukur panas permukaan dan memungkinkan pemantauan polusi dan pengamatan kebakaran pada body price yang tinggi, katanya.

Pencitraan Kebakaran Generasi Selanjutnya

Ilmuwan NASA Goddard Earth, Doug Morton, memimpin proyek ESTO yang mengembangkan Compact Hearth Imager untuk mendeteksi dan memprediksi kebakaran hutan.

“Kita tidak akan melihat jumlah kebakaran yang berkurang, jadi kami mencoba memahami bagaimana kebakaran melepaskan energi sepanjang siklus hidupnya,” kata Morton. “Hal ini akan membantu kita lebih memahami sifat baru kebakaran di dunia yang semakin mudah terbakar.”

CFI akan memantau kebakaran terpanas yang melepaskan lebih banyak gasoline rumah kaca, serta batubara dan abu yang lebih dingin dan membara yang menghasilkan lebih banyak karbon monoksida serta partikel di udara seperti asap dan abu.

“Hal-hal tersebut merupakan unsur utama dalam hal keselamatan dan pemahaman tentang gasoline rumah kaca yang dihasilkan oleh pembakaran,” kata Morton.

Setelah menguji alat pencitra kebakaran pada kampanye udara, tim Morton membayangkan melengkapi armada yang terdiri dari 10 satelit kecil untuk memberikan informasi world tentang kebakaran dengan lebih banyak gambar per hari.

Dikombinasikan dengan mannequin komputer generasi mendatang, katanya, “informasi ini dapat membantu dinas kehutanan dan lembaga pemadam kebakaran lainnya mencegah kebakaran, meningkatkan keselamatan bagi petugas pemadam kebakaran di garis depan, dan melindungi kehidupan dan harta benda mereka yang tinggal di jalur kebakaran. ”

Menyelidiki Awan di Bumi dan Selebihnya

Dilengkapi dengan filter polarisasi, sensor ini dapat mengukur bagaimana partikel es di awan atmosfer bagian atas bumi menyebarkan dan mempolarisasi cahaya, kata ilmuwan NASA Goddard Earth, Dong Wu.

Aplikasi ini akan melengkapi misi PACE – Plankton, Aerosol, Cloud, ekosistem laut – NASA, kata Wu, yang mengungkapkan gambar cahaya pertamanya awal bulan lalu. Keduanya mengukur polarisasi orientasi gelombang cahaya dalam kaitannya dengan arah perjalanan dari berbagai bagian spektrum inframerah.

“Polarimeter PACE memantau cahaya tampak dan inframerah gelombang pendek,” jelasnya. “Misi ini akan fokus pada ilmu aerosol dan warna laut dari pengamatan siang hari. Pada panjang gelombang inframerah menengah dan panjang, polarimeter inframerah baru akan menangkap sifat awan dan permukaan dari pengamatan siang dan malam.”

Dalam upaya lain, Hewagama bekerja sama dengan Jhabvala dan Jennings untuk menggabungkan filter variabel linier yang memberikan element lebih besar dalam spektrum inframerah. Filter tersebut mengungkap rotasi dan getaran molekul atmosfer serta komposisi permukaan bumi.

Teknologi tersebut juga dapat bermanfaat bagi misi ke planet berbatu, komet, dan asteroid, kata ilmuwan planet Carrie Anderson. Dia mengatakan mereka dapat mengidentifikasi es dan senyawa volatil yang dipancarkan dalam jumlah besar Saturnusbulan Enceladus.

“Mereka pada dasarnya adalah geyser es,” katanya, “yang tentu saja dingin, namun memancarkan cahaya dalam batas deteksi sensor inframerah baru. Melihat gumpalan tersebut dengan latar belakang Matahari akan memungkinkan kita mengidentifikasi komposisi dan distribusi vertikalnya dengan sangat jelas.”