Toen het Orbiting Carbon Observatory 3, OCO-3, gaat naar het internationale ruimtestation, het zal een nieuwe kijk geven - letterlijk - aan studies van de koolstofcyclus van de aarde.

Vanaf zijn plek op het ruimtestation, OCO-3 zal bijna wereldwijde metingen van kooldioxide op land en zee waarnemen, van net na zonsopgang tot net voor zonsondergang. Dat maakt hem veel veelzijdiger en krachtiger dan zijn voorganger, OCO-2.

"OCO-2 bezoekt gebieden op aarde op ongeveer hetzelfde tijdstip van de dag vanwege zijn zonsynchrone baan, " zei Matt Bennett, OCO-3's projectsysteemingenieur bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. "OCO-3 zal de tijdsperiode van die dekking uitbreiden en de aanwezigheid van koolstofdioxide op verschillende tijdstippen van de dag waarnemen."

Aangezien het ruimtestation elke 90 minuten om de aarde draait, OCO-3 voltooit 16 passen per dag.

"Het doel van de missie is om de erfenis van OCO-2 voort te zetten, maar vanuit het perspectief van het internationale ruimtestation, ' zei Bennett.

Het OCO-3 ruimte-instrument is de directe voorloper van OCO-2, die sinds 2014 de verspreiding van kooldioxide bestudeert en emissiehotspots en vulkanen detecteert.

Spiegels, Motoren en kaartmodus

De nieuwe mogelijkheden van de OCO-3 zijn sterk afhankelijk van een innovatieve draaibare spiegelconstructie, die Bennett beschreef als een "zeer wendbaar aanwijsmechanisme."

"Als OCO-2 naar een observatiedoel wijst, het hele ruimtevaartuig moet draaien, "Zei Bennett. "Omdat OCO-3 een 'passagier' is op het ruimtestation, we moesten de aanwijsspiegeleenheid toevoegen om onafhankelijk van het station te wijzen."

Het aanwijssamenstel gebruikt twee paar spiegels om in twee complementaire richtingen te draaien:een parallel aan het aardoppervlak, de andere loodrecht. Met deze opstelling kan OCO-3 naar vrijwel overal in het zicht van het ruimtestation wijzen, maar kan het ook "snapshot-kaarten - gedetailleerde minikaarten van koolstofdioxide - over interessegebieden vastleggen.

Deze snapshot-mapping-modus kan emissies meten van bronnen variërend van relatief kleine gebieden rond elektriciteitscentrales tot grote stedelijke gebieden tot 1 000 vierkante mijl (2, 590 vierkante kilometer) in slechts twee minuten. Dat betekent dat OCO-3 het hele Los Angeles Basin in slechts één keer kan meten - een taak die OCO-2 meerdere dagen zou kosten.

Het meten van grote stedelijke gebieden is vooral belangrijk voor wetenschappers, aangezien ongeveer 70% van de totale uitstoot van fossiele brandstoffen afkomstig is van grote steden.

"Deze gerichte metingen zullen ons helpen te ontrafelen welke bronnen van koolstofdioxide in de natuur voorkomen en welke antropogeen zijn. of door mensen veroorzaakt, ' zei Bennett.

Tijdens het meten van kooldioxide, OCO-3 kan tegelijkertijd meten hoe goed planten fotosynthese uitvoeren door te meten hoeveel hun chlorofyl "fluoresceert - of een specifieke golflengte van licht uitzendt - terwijl ze worden verlicht door de zon. Dit zal wetenschappers van de koolstofcyclus helpen observeren hoe goed de vegetatie koolstofdioxide absorbeert op de grond en hoe de omringende atmosfeer reageert.

"We zullen zien hoe verschillende bronnen van koolstofdioxide, en putten - gebieden die koolstof verzamelen, zoals bossen en oceanen - variëren per dag, per seizoen en per jaar, ' zei Bennett.

Aangezien OCO-2 nog steeds gegevens verzamelt, de twee missies zullen kruiselings kalibreren door koolstof te meten in sommige van dezelfde gebieden op aarde, wat de verificatie van gegevens verbetert.

JPL's directeur voor Aardwetenschappen en Technologie, Diane Evans, De gecombineerde observaties van beide OCO-missies zullen uitgebreidere informatie opleveren over de koolstofstatus op onze planeet.

"Ze zullen bijdragen aan de groeiende hoeveelheid onderzoek van meerdere aardobservatiemissies, "Zei Evans. "En het combineren van deze gegevens met datasets van andere instrumenten op het ruimtestation zoals ECOSTRESS en GEDI zal het mogelijk maken om belangrijke vragen over de interacties van de koolstof- en watercycli te beantwoorden."

Launch, Aankomst en robotchoreografie

De lancering van de OCO-3 is gepland voor mei om 3:59 uur EDT (12:59 uur PDT). Bekijk het live op NASA TV en op nasa.gov/live. Het is een onmiddellijk startvenster, dus als het om wat voor reden dan ook niet start op het precieze geplande moment, de lancering moet wachten tot de volgende dag.

"Ik heb zeker de pre-launch kriebels, " zei Bennett - zeker niet de eerste JPLer die die ervaring slechts enkele dagen voor de lancering had.

OCO-3 lift mee naar het internationale ruimtestation op een Space-X Dragon-capsule, gelanceerd op een Falcon 9-raket. Twee robotarmen verwelkomen OCO-3 op het station:één om OCO-3 uit de kofferbak van de capsule te trekken, een ander om het te pakken en te installeren op de module Japanese Experiment Module-Exposed Facility. Dit alles gebeurt terwijl OCO-3 zonder stroom zit, dus het moet worden geïnstalleerd voordat het te koud wordt. Hoewel dit klinkt als een nagelbijter, de stationsoperators hebben de afgelopen jaren deze zorgvuldig vervaardigde robotchoreografie voor verschillende payloads met succes uitgevoerd.

Als hoffelijke huisgasten, OCO-3 en zijn team zullen bepaalde "huisregels" van het ruimtestation volgen. Bijvoorbeeld, wanneer bevoorradingsmissies van de aarde arriveren om essentiële zaken en wetenschappelijke experimenten af ​​te geven aan de astronauten, OCO-3 zal "een pauze nemen" tijdens het dockingproces en ermee rollen - letterlijk, terwijl het station in verschillende houdingen draait, inclusief, Bennett merkte op, "bankroet, zonder zicht op het instrument." Het instrument moet ook rond de zonnepanelen van het station wijzen. En natuurlijk soms moeten de astronauten op het station een EVA uitvoeren - een activiteit buiten het voertuig, oftewel een ruimtewandeling. OCO-3 wordt uitgeschakeld voor EVA's die in de buurt worden uitgevoerd om de astronauten te beschermen tegen het bewegende aanwijsmechanisme en hoogspanningsapparatuur.

Bennett zegt dat hoewel deze factoren nieuwe uitdagingen vormen voor het OCO-3-team, hij en zijn collega's zijn enthousiast om te zien hoe deze "kamer met uitzicht" en de draaibare spiegels van het instrument nieuwe inzichten bieden in de koolstofcyclus van de aarde.