Het laserinstrument dat vorige maand in een baan om de aarde werd gelanceerd aan boord van NASA's Ice, Cloud en land Elevation Satellite-2 (ICESat-2) vuurde voor de eerste keer op 30 september. Met elk van zijn 10, 000 pulsen per seconde, het instrument stuurt 300 biljoen groene lichtfotonen naar de grond en meet de reistijd van de weinigen die terugkeren:de methode achter de missie van ICESat-2 om het veranderende ijs van de aarde te volgen. Tegen de ochtend van 3 oktober, de satelliet gaf zijn eerste hoogtemetingen terug over de Antarctische ijskap.

"We wachtten allemaal met ingehouden adem op het inschakelen van de lasers en om die eerste fotonen te zien terugkeren, " zei Donya Douglas-Bradshaw, de projectmanager voor het enige instrument van ICESat-2, genaamd het Advanced Topographic Laser Altimeter System, of ATLAS. "Het is ongelooflijk opwindend om alles samen te zien werken tijdens een concert. Er zijn veel bewegende delen en dit is de demonstratie dat het allemaal samenwerkt."

ICESat-2 werd op 15 september gelanceerd om nauwkeurig hoogten te meten en hoe ze in de loop van de tijd veranderen. Het doet dit door te timen hoe lang het duurt voordat individuele fotonen de satelliet verlaten, weerkaatsen van het oppervlak, en keer terug naar de ontvangertelescoop op de satelliet. Het ATLAS-instrument kan fotonen timen met een precisie van minder dan een miljardste van een seconde, waarmee de missie kleine veranderingen in de ijskappen van de planeet kan detecteren, gletsjers en zee-ijs.

Toen ICESat-2 eenmaal in de ruimte was, het ATLAS-team wachtte ongeveer twee weken met het inschakelen van de lasers om eventuele aardse verontreinigingen of gassen te laten verdrijven.

"Het is heel belangrijk wanneer je de lasers afvuurt dat je geen verontreinigingen hebt, omdat je de optica zou kunnen beschadigen, "Douglas-Bradshaw zei. "Veertien dagen is veel meer dan de tijd die daarvoor nodig is, maar we wilden veilig zijn."

Gedurende die twee weken, het ICESat-2-operatieteam heeft de verschillende systemen en subsystemen van het ruimtevaartuig en instrument aangezet en getest, en vuurde stuwraketten af ​​om de satelliet in zijn laatste polaire baan te plaatsen, ongeveer 310 mijl (500 kilometer) boven de aarde.

Voordat de laser zelfs maar werd ingeschakeld, echter, het team wachtte reikhalzend uit naar een nieuwe mijlpaal, aldus Douglas Bradshaw. De deur die de telescoop- en detectorelementen beschermde tijdens de lancering moest worden geopend. Het team had twee kansen om een ​​van de twee veerbelaste pinnen los te maken om de deur te openen. Dit werd met succes bereikt op 29 september.

De volgende dag, het was de beurt aan de laser. Het technische team werkte samen met het operationele team dat het instrument in een baan om de aarde bestuurt. dus de commando's waren klaar voor gebruik - eerst de laser zelf aanzetten, wachten tot het opwarmt, en dan commando's geven om het in de vuurmodus te zetten.

De laserenergieniveaus sprongen omhoog, en het apparaat dat de geavanceerde stopwatch van ATLAS start, was actief - twee verschillende, onafhankelijke indicatoren dat de laser aan het afvuren was.

"We waren allemaal ongelooflijk opgewonden en blij, iedereen maakte foto's van de schermen met dataplots, " Douglas-Bradshaw zei. "Iemand merkte op:'Nu hebben we een missie, nu hebben we een instrument.'"

Drie dagen later, het ICESat-2-team had het eerste segment van hoogtegegevens, genomen terwijl de satelliet over Antarctica vloog.

Computerprogrammeurs waren de hele nacht op om de breedtegraad te analyseren, lengtegraad en hoogte vertegenwoordigd door elk foton dat terugkeerde naar het ATLAS-instrument - en om 6 uur 's ochtends, Tom Neumann, ICESat-2 plaatsvervangend projectwetenschapper, sms'te screenshots van de hoogtegegevens naar de rest van het team.

"Het was geweldig, "Zei Neumann. "Omdat het in de ruimte is, en niet alleen gegevens op de grond simuleren, is fantastisch. Dit is echt licht dat van ATLAS naar de aarde ging en weer terug."

Wanneer wetenschappers de voorlopige ICESat-2-gegevens analyseren, ze onderzoeken wat een "fotonenwolk" wordt genoemd, " of een plot van elk foton dat ATLAS detecteert. Veel van de punten op een fotonenwolk zijn afkomstig van achtergrondfotonen - natuurlijk zonlicht dat door de aarde wordt weerkaatst in exact dezelfde golflengte als de laserfotonen. Maar met behulp van computerprogramma's die de gegevens analyseren , wetenschappers kunnen het signaal uit de ruis halen en de hoogte van de grond eronder identificeren.

De eerste fotonenwolk gegenereerd door ICESat-2 toont een reeks hoogtemetingen vanaf Oost-Antarctica, langs de zuidpool op 88 graden zuiderbreedte, dan verder tussen Thwaites Glacier en Pine Island Glacier in West-Antarctica.

De volgende stap voor ICESat-2 is een reeks procedures om het instrument te optimaliseren, Neumann zei, inclusief tests om er zeker van te zijn dat de laser in de precies juiste hoek wijst en lasert op de precies juiste golflengte om zoveel mogelijk fotonen de detector te laten raken.

"Het duurt nog een paar weken, " hij zei, "maar ongeveer een maand na de lancering zullen we hopelijk een aantal uitstekende gegevens van wetenschappelijke kwaliteit terugkrijgen."