Kosmiczne rozwiązanie do śledzenia gazów cieplarnianych
Dokładne monitorowanie gazów cieplarnianych w atmosferze, w tym dwutlenku węgla, metanu i pary wodnej, jest niezbędne, jeśli chcemy zrozumieć, jak zmienia się klimat na naszej planecie. Dzięki tym informacjom naukowcy i rządy mogą wskazać niepokojące obszary i podjąć odpowiednie działania. Poziomy gazów cieplarnianych zwykle monitoruje się za pomocą sieci naziemnych, a także satelitów wyposażonych spektrometry o wysokiej rozdzielczości. Do obiecujących technologii kosmicznych w tym zakresie należy radar optyczny (LIDAR)(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Jego działanie polega zwykle na celowaniu laserem w obiekt lub powierzchnię i mierzeniu czasu powrotu odbitej wiązki do odbiornika oraz innych właściwości takiego odbitego światła. „Pomiar stężenia gazów cieplarnianych za pomocą radaru optycznego umieszczonego w kosmosie jest niezwykle trudny z technicznego punktu widzenia”, mówi koordynator projektu LEMON(odnośnik otworzy się w nowym oknie) Myriam Raybaut z Francuskiego Laboratorium Lotniczego i Kosmicznego (ONERA)(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „W Europie powstaje obecnie jest tylko jedna misja oparta na instrumencie lidarowym – MERLIN(odnośnik otworzy się w nowym oknie) – (jej start planowany jest na 2028 r.), ale zakłada ona wykrywanie wyłącznie metanu.
Zastosowanie radaru optycznego do wykrywania gazów cieplarnianych obecnych w atmosferze
Projekt LEMON miał na celu rozwinięcie europejskiej wiedzy specjalistycznej w tej obiecującej dziedzinie i wykorzystanie rosnącego zainteresowania zastosowaniem radaru optycznego do detekcji atmosferycznych gazów cieplarnianych. Konkretnym typem lidaru zastosowanego w LEMON jest IPDA (Integrated Path Differential Absorption). Wykorzystuje on dwie lub więcej blisko siebie położonych długości fal. Po dostrojeniu instrumentu do linii spektralnych określonego gazu można zmierzyć stężenie tego gazu w atmosferze. Linie spektralne są efektem tendencji gazu atmosferycznego do pochłaniania określonych długości fal świetlnych (tj. kolorów emitowanych przez laser). „Technika ta powinna zapewnić dodatkową zdolność obserwacyjną, a potencjalnie umożliwić globalne pokrycie obserwacją atmosfery przez cały rok”, mówi Raybaut.
Udoskonalanie technologii lidarowej pod kątem systemów kosmicznych
Przygotowania dotyczące kosmicznych podsystemów lidarowych Dzięki projektowi powstał plan działań(odnośnik otworzy się w nowym oknie) dotyczący docelowego wykorzystania elementów składowych technologii LEMON do wykrywania różnych gazów cieplarnianych w atmosferze. Do najważniejszych osiągnięć projektu należy dokładne wykrywanie pary wodnej oraz opracowanie nowych elementów krystalicznych, które pomagają zmienić długość fali emitera laserowego w celu wykrywania innych gazów cieplarnianych. „Udało nam się potwierdzić potencjał wykorzystania prostych i wszechstronnych elementów budulcowych na potrzeby przyszłych kosmicznych lidarów różnicowych”, dodaje Raybaut. Technologia ta może również znaleźć zastosowanie w monitorowaniu z powietrza, prowadzonego potencjalnie we współpracy z sieciami naziemnymi. Rozwiązanie to łączyłoby dokładność sieci naziemnych przy zwiększeniu obserwowanego obszaru i możliwości pomiaru słupa przez czujniki pokładowe. „Będziemy kontynuować prace w obu tych obszarach”, mówi Raybaut. „Planujemy realizację kolejnego projektu, który będzie bazował na owocach bieżącej inicjatywy i umożliwi zwiększenie gotowości przyszłych podsystemów lidarów kosmicznych”.
