NASA-instrumentwetenschapper Bryan Blair was net klaar met het schrijven van de vluchtsoftware voor de Mars Orbiter Laser Altimeter van het bureau. of MOLA, toen hij in 1991 werd uitgenodigd om met een lidar-instrument te vliegen aan boord van een P-3-onderzoeksvliegtuig om nieuwe lidar-technieken boven de ijskappen in Groenland te testen. Onderweg, hij verzamelde metingen van beboste gebieden in de staat New York. Wat hij ontdekte in de gegevens verbaasde hem, resulterend in een 27-jarige zoektocht om een ​​lidar in de ruimte te bouwen voor het meten van bossen.

Dat instrument – ​​het Global Ecosystems Dynamics Investigation, of GEDI - verzamelt nu gegevens als een payload die is gekoppeld aan de Japanse experimentmodule, de grootste wetenschappelijke faciliteit op het internationale ruimtestation. De verwachting is dat er gedurende ten minste twee jaar gegevens worden verzameld.

"We schoten lasers over bossen en wat we zagen was waanzinnig, gecompliceerde resultaten in de signalen die terugkwamen, mogelijk wijzend op de structuur van de bossen eronder, " herinnerde Blair zich, de GEDI plaatsvervangend hoofdonderzoeker bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.

De vlucht en ontdekking van het vliegtuig zette hem aan het denken:kan lichtdetectie en -bereik, of lidar - de techniek die wetenschappers gebruikten om de kale Mars-topografie in kaart te brengen met MOLA - even effectief zijn in het in kaart brengen van bossen? Met behulp van onderzoeks- en ontwikkelingsfondsen die hij samenbracht uit verschillende NASA R&D-programma's, hij bracht een innovatief idee naar voren in de allereerste missie die was gericht op het bieden van driedimensionale weergaven van bossen en details over de rol van bossen in de koolstofcyclus.

"GEDI's bijna drie decennia van ontwikkeling is een bewijs van de waarde van onderzoek en ontwikkeling, die vaak 'gekke ideeën' tot instrumenten laat rijpen. Het onderstreept ook het belang van het bedenken van een idee, een prototype bouwen, het instrument testen, en, zoals in het geval van GEDI, eerst een vliegtuiginstrument bouwen om de meettechniek en benodigde technologieën af te ronden, " zei Goddard Chief Technologist Peter Hughes. "GEDI is een voorbeeld van wat er kan gebeuren als NASA investeert in goede ideeën."

Innovatieve technologieën maken GEDI mogelijk

Onder leiding van professor Ralph Dubayah van de Universiteit van Maryland, GEDI, uitgesproken als Jedi, zoals in de Star Wars-faam, voert zijn werk uit met verschillende innovatieve technologieën. Centraal in de mogelijkheden van GEDI staat het trio van gespecialiseerde lasers die laserstralen naar de aarde sturen, waar ze bossen binnendringen en alles afketsen wat ze raken, die bladeren kunnen zijn bovenop een dicht bladerdak, uitstekende takken, en, eventueel, de grond waaruit het bos komt. De telescoop aan boord ontvangt vervolgens de gereflecteerde signalen en geeft de tijd aan die nodig is om terug te keren.

Echter, GEDI, die het Earth Venture-programma van NASA vier jaar geleden voor ontwikkeling selecteerde, doet meer. In tegenstelling tot veel andere lidar-instrumenten die in de ruimte worden gevlogen, GEDI maakt gebruik van de zogenaamde op golfvorm gebaseerde meettechniek die de vorm van het geretourneerde lichtsignaal analyseert, niet alleen de tijd die nodig was om terug te keren. De golfvorm onthult de verdeling van oppervlakken boven het terrein, waardoor het vooral nuttig is voor het meten van de dichtheid en structuur van bomen en vegetatie, en zelfs de structuur van bladeren en takken binnen het bladerdak van een bos.

Daarom, het stelt wetenschappers in staat om de driedimensionale structuur van vegetatie vanuit de ruimte te verkrijgen. Deze informatie is nuttig voor het in kaart brengen van de habitat van wilde dieren, biodiversiteit, evenals de hoeveelheid biomassa en koolstof opgeslagen in vegetatie.

de 1, 160-pond GEDI zit ook op een gimbal, en daarom, actief wordt gewezen op specifieke grondsporen op de aarde eronder. Om het een nog breder zicht op het oppervlak te geven, GEDI gebruikt geavanceerde optica die de drie laserstralen verdeelt in acht grondsporen - twee van de lasers genereren elk twee grondsporen, en de derde genereert vier. Samen, met deze technologieën kan GEDI al het land bemonsteren tussen 51,6 graden noorderbreedte en 51,6 graden zuiderbreedte, dat gematigde en tropische wouden beslaat.

"Zonder het aanwijssysteem, het zou drie keer zo lang hebben geduurd om de dekking te krijgen die we nodig hebben, ' legde Blair uit.

LVIS:de essentiële verkenner

Blair benadrukt dat GEDI niet mogelijk zou zijn geweest zonder zijn voorganger, een op vliegtuigen gebaseerd instrument genaamd Land, Vegetatie- en ijssensor, of LVIS, waarmee Blair eind jaren negentig begon te vliegen, slechts een paar jaar nadat hij het instrumentconcept bedacht. Vanaf dat moment, LVIS is een soort steunpilaar geworden voor meer gelokaliseerde metingen. Naast het in kaart brengen van bossen, LVIS heeft ijskappen gemeten.

LVIS leverde niet alleen nooit eerder verkregen gegevens over bosluifels, het creëerde een gemeenschap van gegevensgebruikers die bekend zijn met de meettechniek en het nut ervan - een gemeenschap die de komende maanden gebruik zal maken van de meer globale metingen van GEDI, zei Blair. "Zonder deze reeds bestaande gebruikersgemeenschap, het zou moeilijker zijn geweest om de missie gefinancierd te krijgen, " hij zei.

"We hebben deze missie gepionierd bij Goddard, "Blair voegde eraan toe. "We hadden dit niet kunnen bereiken zonder de steun van Goddard en de Earth Science Division van het NASA-hoofdkwartier door de jaren heen. Dit is een instrument van eigen bodem op basis van een meettechniek van eigen bodem."