Технические специалисты работают над обработкой данных обсерватории NASA Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem (PACE) на платформе космического корабля в высотном отсеке на объекте космических операций Astrotech недалеко от Космического центра имени Кеннеди во Флориде в понедельник, 4 декабря 2023 г. Автор: NASA/Ким Шифлетт
От моря до неба и орбиты, ряд точек наблюдения позволяют ученым NASA Earth собирать различные типы данных, чтобы лучше понять нашу меняющуюся планету. Сбор их вместе, в одном месте и в одно время, является важным шагом, используемым для проверки точности спутниковых данных.
Спутник NASA Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem (PACE) был запущен в феврале 2024 года и собирает данные наблюдений за океаном и измеряет свойства атмосферных частиц и облаков. Эти данные помогут информировать ученых и лиц, принимающих решения, о состоянии океана, поверхности суши и атмосферы Земли, а также о взаимодействии между ними.
Чтобы убедиться, что данные с приборов PACE точно отражают океан и атмосферу, ученые сравнивают (или «проверяют») данные, собранные с орбиты, с измерениями, которые они собирают на поверхности Земли или вблизи нее. Самая масштабная кампания по проверке миссии, называемая PACE Postlaunch Airborne eXperiment (PACE-PAX), началась 3 сентября 2024 года и продлится целый месяц.
«Если мы хотим быть уверены в наблюдениях PACE, нам нужно подтвердить эти наблюдения», — сказал Кирк Кнобельшписсе, научный сотрудник миссии PACE-PAX и специалист по атмосфере в Центре космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, NASA. «Эта полевая кампания направлена именно на это».
Ученые будут проводить измерения как с самолетов, так и с кораблей. Базируясь в трех местах по всей Калифорнии — Марина, Санта-Барбара и Исследовательский центр полетов Армстронга НАСА в Эдвардсе — кампания включает более 100 человек, работающих в полевых условиях, и несколько десятков приборов.
Члены команды PACE-PAX — слева направо Сесиль Карлсон, Адам Ахерн (NOAA), Деннис Хамакер (NPS), Люк Зиемба и Майкл Шук (NASA Langley Research Center) — перед самолетом Twin Otter во время подготовки к началу кампании. Автор: Джуди Альфтер/NASA
«Эта кампания позволяет нам проверять данные как по атмосфере, так и по океану, и все это в рамках одной кампании», — сказал Брайан Кейрнс, заместитель научного сотрудника миссии PACE-PAX и специалист по атмосфере в Институте космических исследований имени Годдарда НАСА в Нью-Йорке.
В океане корабли, включая исследовательское судно Shearwater Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), будут собирать данные об океанической биологии и оптических свойствах воды. Ученые на борту будут собирать образцы воды, чтобы помочь определить типы фитопланктона в разных местах и их относительное обилие, что гиперспектральный прибор PACE Ocean Color Instrument измеряет с орбиты.
Над головой исследовательский самолет Twin Otter, эксплуатируемый Военно-морской аспирантурой в Монтерее, Калифорния, будет собирать данные об атмосфере. На высоте до 10 000 футов самолет будет отбирать и измерять размеры облачных капель, размеры аэрозолей и количество света, рассеиваемого и поглощаемого этими частицами. Это атмосферные свойства, которые PACE наблюдает с помощью своих двух поляриметров, SPEXOne и HARP2.
На большей высоте — примерно 70 000 футов — самолет NASA ER-2 обеспечит дополнительный обзор из-за облаков, позволяя рассмотреть атмосферу и океан более подробно, чем спутник, но с более узким обзором.
На борту самолета будет установлено несколько приборов, аналогичных приборам PACE, в том числе два прототипа поляриметров PACE, называемые SPEXAirborne и AirHARP.
Кроме того, два прибора, называемые Portable Remote Imaging SpectroMeter и Pushbroom Imager for Cloud and Aerosol Research and Development, — из Лаборатории реактивного движения NASA в Паседене, Калифорния, и Исследовательского центра Эймса NASA в Кремниевой долине Калифорнии, соответственно, — будут измерять по существу все длины волн видимого света (цвета). Измерения дистанционного зондирования имеют ключевое значение для ученых, которые хотят проверить методы, которые они используют для анализа спутниковых данных PACE.
Высотный самолет NASA ER-2 готовится к полету 29 января 2023 года. Самолет базируется в здании 703 Летно-исследовательского центра имени Армстронга в Палмдейле, Калифорния. Автор: NASA/Carla Thomas
В совокупности приборы на ER-2 аппроксимируют данные, собираемые PACE, и дополняют измерения на месте с океанического исследовательского судна и Twin Otter.
Пока команда полевой кампании собирает данные, PACE будет наблюдать за теми же областями поверхности океана и атмосферы. После завершения кампании ученые изучат данные, возвращенные PACE, и сравнят их с измерениями, которые они сделали с трех других точек наблюдения.
«После запуска спутника больше ничего менять не нужно», — сказала Ивона Четинич, заместитель научного сотрудника миссии PACE-PAX и ученый-океанист в NASA Goddard.
Хотя ученые больше не могут изменять спутник, алгоритмы, разработанные для интерпретации данных PACE, можно настроить, чтобы сделать измерения более точными. Проверки валидации от таких кампаний, как PACE-PAX, помогают ученым гарантировать, что PACE сможет возвращать точные данные о наших океанах и атмосфере — критически важные для лучшего понимания нашей меняющейся планеты и ее взаимосвязанных систем — на долгие годы вперед.
«Океан и атмосфера — это настолько меняющиеся среды, что очень важно подтвердить то, что мы видим», — сказал Цетинич. «Понимание точности изображения со спутника важно, чтобы мы могли использовать эти данные для ответа на важные вопросы об изменении климата».
