Zonlicht dat door de atmosfeer reist, wordt op verschillende manieren gepolariseerd omdat het wordt verstrooid door waterdamp, ijs, aerosolen gecreëerd door levende organismen, stof, en andere deeltjes.

Door die polarisatie te meten, kunnen wetenschappers extrapoleren wat zich in de atmosfeer bevindt, en de volgende generatie polarimeters voor de baan zou kunnen profiteren van een nieuwe technologie die is ontwikkeld door onderzoekers van de Harvard University, Cambridge, Massachusetts.

Aardwetenschapper Kerry Meyer bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, werkt samen met Harvard-partners om een ​​wetenschappelijk gebruik te ontwikkelen voor hun 'metasurface'-technologie. Met behulp van één platte optische component, de technologie kan licht analyseren langs vier polarisatierichtingen, waardoor een volledige karakterisering van de gepolariseerde toestand van het licht mogelijk is:intensiteit, lineaire polarisatie (horizontaal en verticaal), en circulaire polarisatie.

"Tot voor kort, polarimeters zijn behoorlijk grote instrumenten geweest, en afhankelijk van de meetstrategie, kan veel bewegende delen en verschillende optica inhouden, "zei Meyer. "Deze metasurface-technologie splitst het binnenkomende signaal in alle vier de toestanden."

Zonder de bewegende delen, deze technologie zou polarimetrie in kleine satellieten zoals SmallSats en CubeSats mogelijk maken, maar zou ook kunnen worden opgeschaald voor gebruik bij grotere missies tegen aanzienlijke kosten, volume, gewichts- en energiebesparing ten opzichte van bestaande technologie.

Hoewel de Harvard-technologie nog in de kinderschoenen staat, Goddard-wetenschapper Dan Miller zei dat een type polarimeter naar verwachting zal vliegen als onderdeel van het geplande Earth System Observatory van de NASA op de Aerosol, Wolk, Convectie- en neerslagmissie (ACCP) aanbevolen in de Earth Decadal Survey van 2017.

Naar verwachting dit jaar in ontwikkeling, deze missie zou onder andere, combineer polarimetrie met lidar-gegevens om nieuwe inzichten te verschaffen in de wolken en deeltjes in de atmosfeer en hoe deze het leven op aarde beïnvloeden. Lidar betekent Light Detection and Ranging en het is een teledetectiemethode die licht in de vorm van een gepulseerde laser gebruikt om variabele afstanden tot de aarde te meten.

"De combinatie van een lidar en een polarimeter in een baan, hetzelfde doel observeren, vertelt u zowel waar u naar kijkt als de verticale distributie - waar het zich in de atmosfeer bevindt, " zei Molenaar.

De samenwerking gaf Harvard-postdoctoraal onderzoeker Noah Rubin inzicht in de wetenschappelijke use-cases voor zijn technologie.

"Werken met onze nieuwe collega's bij NASA was geweldig, " zei Rubin. "Mijn team in Harvard hield zich voornamelijk bezig met nieuwe fysica en optische technologieën die mogelijk werden gemaakt door licht op nanoschaal te regelen. Het is zeldzaam, echter, dat we de kans krijgen om op zo'n directe manier met potentiële eindgebruikers te communiceren, niet te vergeten in zo'n vroeg stadium in de ontwikkeling van een nieuwe technologie."

Voor aardwetenschapper Ed Nowottnick, de technologie van Harvard maakt gedistribueerde waarnemingen van wolken en vernevelde deeltjes een stap dichter bij de realiteit.

"Ik kon deze sensor in de ruimte zien vliegen als een sterrenbeeld, "zei hij. "Als je meerdere exemplaren zou kunnen ophangen, u kunt uw dekking in de loop van de tijd verbeteren. Vervolgens, je gaat echt een heel eind in de richting van het begrijpen van atmosferische processen."

Uitbetalingen omvatten betere voorspellingen van het weer, aërosoldeeltjes, en wolken, evenals een beter begrip van hoe klimaatverandering deze processen in de toekomst zou kunnen beïnvloeden.