داده های مهتاب nist به ماهواره ها کمک می کند تا نگاه دقیق تری به زمین داشته باشند

پیش بینی آب و هوا ، جستجوی مواد معدنی و کشاورزی همه می تواند از اطلاعاتی از داده ها بهبود یابد ، انستیتوی ملی استاندارد و فناوری (NIST) که اخیراً در مورد مهتاب ، اواخر شب و بسیار بالاتر از ابرها جمع شده است.

اندازه گیری NIST از روشنایی ماه-10 برابر دقیق تر از داده های موجود در دسترس است-کالایی با ارزش برای مهندسان است که می توانند از داده ها برای کالیبراسیون سنسورهای بصری در ماهواره های مصرف کننده زمین استفاده کنند. کالیبراسیون مناسب می تواند اطمینان حاصل کند که این ماهواره ها به طور دقیق مقادیر و رنگ های واقعی نور را از زیر زمین ، آب و پوشش گیاهی در زیر ضبط می کنند. NIST با استفاده از تجهیزات خود در یک مجموعه جدید از اندازه گیری های مهتاب خود را بدست آورد هواپیمای ناسا با ارتفاع زیادبشر

جو رایس ، رهبر گروه NIST برای این پروژه گفت: “هدف ما با این انتشار داده ها کمک به صنعت ماهواره است که مدلهای بهتری از تابش قمری را توسعه می دهد.” “استفاده از داده ها به اطمینان حاصل می شود که دانشمندان درک دقیق تری از آنچه در واقع از مدار زمین به معنای واقعی است ، داشته باشند.”

قبل از اینکه یک ماهواره بتواند تصاویر قابل اعتماد از سیاره را بگیرد ، سنسورهای ماهواره باید کالیبره شوند تا مطمئن شوند که آنها داده های دقیقی را ضبط می کنند. بدون این مرحله حیاتی ، یک سنسور ممکن است نشان دهد که یک قلمرو سایه یا شدت رنگ متفاوت از آنچه در واقع است ، کشاورزان یا چشم انداز را برای تصمیم گیری های خود بر عدم صحت قرار می دهند.

اندازه گیری مهتاب از لبه جو

بعضی اوقات مهندسان قبل از راه اندازی ماهواره ها را کالیبره می کنند ، اما این هزینه ، پول و تلاش را دارد ، تا حدودی به این دلیل که یک موشک به فضا استرس زیادی را بر روی ماهواره وارد می کند. تسریع در پرتاب ، ماهواره ای را به نیروهایی می رساند که معادل بارها و بارها وزن زمین و ارتعاشات قدرتمند در هنگام لرزش پرواز و ابزارها را به شدت به هم ریخته و به طور بالقوه اثرات کالیبراسیون ها را خنثی می کند.

ماهواره های بزرگتر ممکن است دستگاه هایی را حمل کنند که به آنها اجازه می دهد پس از راه اندازی خود کالیبره شوند ، اما چنین دستگاه هایی وزن را اضافه می کنند و از املاک و مستغلات ارزشمند استفاده می کنند. و همه ماهواره ها حتی برای داشتن این گزینه به اندازه کافی بزرگ نیستند. در مکعبساخته شده از چند ماژول مکعب که 10 سانتی متر از یک طرف هستند ، حجم آن در یک حق بیمه است.

یک رویکرد آسان تر استفاده از نور از ماه است که دارای خواص بازتاب است که با گذشت زمان بسیار کم تغییر می کند و بنابراین یک معیار ثابت ارائه می دهد. هر از گاهی ، یک سنسور ماهواره ممکن است تصویری را که شامل ماه است ، بگیرد و سنسور را می توان در طول موج های مختلف نور که از سطح آن منعکس می شود ، کالیبره شود.

تلسکوپ های مستقر در زمین در گرفتن جزئیات دقیق از تابش ماه مشکل دارند زیرا فضای مداوم سیاره ما در حال تغییر است ، عدم اطمینان بیش از حد را معرفی می کند. بنابراین جان وودوارد ، فیزیکدان NIST و همکارانش ترتیب دادند که یک تلسکوپ ویژه را بر روی هواپیمای ناسا ER-2 سوار کنند که با 70،000 پا یا 21 کیلومتری پرواز می کند که بالاتر از 95 ٪ جو است. این مأموریت ، به نام مأموریت تابش طیفی قمری هوایی (Air-Lusi) ، از ناسا پرواز کرد مرکز تحقیقات پرواز آرمسترانگبشر پس از چندین سال پرواز مهندسی و آزمایش، این پروژه در سال 2022 جمع آوری داده ها را آغاز کرد و جدیدترین اندازه گیری های خود را در اوایل سال 2025 انجام داد.

مجموعه داده جدید امکان پیشرفت متمایز نسبت به مدلهای قبلی تابش قمری را فراهم می کند ، که در اندازه گیری هایی خوب بودند که می توانند نشان دهند که چگونه عملکرد یک سنسور با گذشت زمان تغییر می کند اما دانستن اینکه آیا و چگونه خود زمین در حال تغییر است ، دشوار است. داده های جدید نه تنها عدم اطمینان ذاتی در داده های مبتنی بر زمین را کاهش می دهد ، بلکه مستقیماً با سیستم بین المللی واحدها (SI) نیز گره خورده است و کاربرد آن را آسان تر می کند.

وودوارد گفت: “این مجموعه داده 10 برابر دقیق تر از داده هایی است که افراد قبلاً از آن استفاده می کردند.” “این امکان بهبودی متمایز نسبت به سایر روشهای ما ماهواره ها را فراهم می کند.”

مجموعه داده ، اکنون در دسترس است پورتال داده NIST، در قالب NetCDF است که به طور گسترده توسط جامعه علمی استفاده می شود. این شامل اندازه گیری های تابش همراه با زمان ، مکان و عدم اطمینان در ارتباط با آنها است. این شامل اطلاعات مربوط به ابزار NIST است که برای کمک به افراد در مقایسه مفید با عملکرد سنسورهای خاص خود کمک می کند. همچنین جزئیات نحوه خواندن و نمایش داده ها به همراه راهنمایی در دسترس است تا به کاربران کمک کند تا با آن کار کنند.

وودوارد گفت که او نسبت به استفاده آینده از مجموعه داده خوش بین است. یکی از دلایل این است که کالیبراسیون دقیق و مداوم در بین ماهواره ها باعث می شود که ناظران در زمین بتوانند روند را به طور مؤثر تر نشان دهند.

وی گفت: “ماهواره ها دارایی های ملی گران قیمت هستند و شما می خواهید آنها تا حد امکان مفید باشند.” “اگر ما آنها را با استفاده از ماه کالیبراسیون کنیم ، مشاهدات ماهواره ای می تواند با ارزش تر شود. به عنوان مثال ، می دانیم که آیا رنگ مزارع کشاورزی تغییر کرده است زیرا باران سلامت محصول را بهبود بخشیده است ، نه به این دلیل که دو ماهواره مختلف در زمان های مختلف دو تصویر مختلف را گرفتند.”

پروژه Air-Lusi همکاری بین دانشمندان و مهندسان ناسا ، NIST ، سازمان زمین شناسی ایالات متحده ، دانشگاه مریلند بالتیمور و دانشگاه مک مستر انتاریو است.