Alle systemen worden gelanceerd in november van NASA's Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) missie, die een laser met hoge resolutie zal gebruiken om de bossen en topografie van de aarde te bestuderen vanuit het International Space Station (ISS).

De wetenschappelijke missie probeert vragen te beantwoorden over hoeveel ontbossing heeft bijgedragen aan de atmosferische kooldioxideconcentraties en hoeveel koolstofbossen in de toekomst zouden opnemen. Het wordt geleid door een onderzoeksgroep aan de Universiteit van Maryland, die samenwerkt met een team van de National Aeronautics and Space Administration dat de laser voor GEDI ontwerpt.

Tijdens de The Optical Society's Frontiers in Optics + Laser Science APS/DLS-conferentie die wordt gehouden van 16-20 september, 2018, in Washington, gelijkstroom, NASA Goddard Space Flight Center laseringenieur Paul Stysley en collega's Barry Coyle, Erich Frese en Furqan Chiragh zullen hun werk presenteren bij het ontwerpen en bouwen van de lasersystemen voor de GEDI-missie. Ze zullen de uitgebreide tests beschrijven die de systemen moesten doorstaan ​​voor zowel transport als de daaropvolgende operatie in een lage baan om de aarde.

De presentatie maakt deel uit van de sessie "Novel Devices Manufacturing and Testing", te houden op maandag om 10.30 uur, 17 september in de Jefferson West balzaal van het Washington Hilton hotel.

"We wilden een laser ontwerpen die op LIDAR gebaseerde teledetectie mogelijk zou maken voor aardwetenschappen en planetaire verkenningsmissies, ' zei Styley.

Het team ontwierp een lasersysteem dat "relatief eenvoudig is, heeft een passende marge op prestatiespecificaties, en wordt goed begrepen, "voegde hij eraan toe. "Dit, beurtelings, maakt het mogelijk om efficiënt te zijn en aan te passen aan verschillende missies, evenals robuust in een ruimtevluchtomgeving."

Met behulp van lichtdetectie en bereik (LIDAR) technologie, onderzoekers schieten laserenergiepulsen op het aardoppervlak en registreren nauwkeurig hun terugkeertiming. Deze gegevens produceren een 3D-beeld in de vorm van verticale observatie of een volledige golfvorm die het bladerdak van de wereld en de topografie van de grond eronder laat zien.

Dit is mogelijk omdat de uitgezonden laserlichtpulsen worden gereflecteerd door de grond, bomen, vegetatie of wolken, en vervolgens verzameld door de ontvanger van GEDI. De terugkerende fotonen worden gericht naar detectoren, die de helderheid van het licht omzetten in een elektronische spanning die wordt geregistreerd als een functie van de tijd in intervallen van 1 nanoseconde. Tijd kan worden omgezet in bereik (afstand) door deze te vermenigvuldigen met de snelheid van het licht, en vervolgens kan de volledige golfvorm worden berekend door de geregistreerde spanning als een functie van het bereik.

Met het lasersysteem kunnen gegevens over de volledige golfvorm worden verzameld, die de hoogtemetingen van de grondhoogte en het bladerdak op mondiaal niveau zal opleveren. "De luifel en 3D-golfvormgegevensproducten zijn gebaseerd op producten die al zijn geleverd door NASA's Land, vegetatie, en Ice Sensor-faciliteit op LIDAR-missies in de lucht, " zei Stysley. "De GEDI-lasers zijn intern ontworpen, gefabriceerd, geassembleerd en getest door de laser- en elektro-optica-afdeling van NASA-Goddard."

"Ons ontwerp is gemakkelijk aan te passen voor vervolg-vegetatie LIDAR-missies of voor planetaire missies die een efficiënte laserhoogtemeter nodig hebben, ' zei Styley.

Bij het ontwerpen van het lasersysteem, Stysley zei dat de NASA-groep ervoor moest zorgen dat het de extreme hitte en trillingen van een raket in de ruimte zou kunnen overleven. evenals de barre omgeving van de ruimte doorstaan, eenmaal geïnstalleerd op de Japanse Experiment Module-Exposed Facility buiten het ISS.

De groep heeft de lasers onderworpen aan thermische vacuümtests voor simulatie van vluchten in de buurt van de ruimte om ervoor te zorgen dat de lasers kunnen functioneren en overleven in de ruimte, evenals trillingskwalificatietests van de eindmontage van de lasers.

Stysley en zijn collega's waren enigszins verrast door hoeveel je over een laser kunt leren terwijl deze omgevingstests in de ruimte ondergaat.

"Hoe goed je een laserontwerp ook kent, het is belangrijk om het op de juiste manier te testen op de milieu-eisen die door een missie aan u worden opgelegd en om voldoende prestatiemarge op uw ontwerp te hebben om eventuele kleine 'verrassingen' die tijdens het testen naar voren komen te kunnen compenseren, "zei Stysley. "Subtiele veranderingen in zaken als temperatuurprofiel kunnen nieuwe dingen blootleggen over hoe je laser zich gedraagt ​​in relatief ongebruikelijke situaties en, vaak, middelen - geld, tijd, en technische hulp - zal nodig zijn om aan de vereisten te voldoen."

De GEDI-missie, geplande lancering in november, zal maximaal twee jaar op ISS werken.