Bagaimana Ilmuwan Menggunakan Stasiun Luar Angkasa Internasional Untuk Mempelajari Iklim Bumi

harian Pengeluaran SGP 2020 – 2021.

oleh Erin Winick Anthony: Di Bumi, kita sering melihat ke langit, ingin tahu apa yang ada di alam semesta lainnya. Sementara itu, 250 mil di atas planet kita, Stasiun ruang angkasa Internasional sedang melihat ke belakang…

Membangkitkan

Di atas kami, beberapa instrumen pengamatan Bumi dipasang di bagian luar beberapa modul stasiun, termasuk anggota tubuh yang penuh dengan kamera, kotak, dan peralatan yang menggantung di tepi Modul Eksperimen Jepang (JEM) stasiun. CubeSats yang mengamati bumi secara teratur dikerahkan dari airlock stasiun. Astronot mengambil foto planet dari jendela laboratorium yang mengorbit. Pos terdepan ini bahkan melakukan eksperimen ilmu Bumi. Semua pekerjaan ini memberikan wawasan tentang iklim rumah kita dan bagaimana kita dapat bersiap untuk perubahan yang akan datang.

“Jika Anda tidak memiliki pemahaman yang baik tentang bagaimana hal-hal dapat berubah, Anda berada dalam posisi yang sangat buruk untuk dapat menanganinya ketika mereka melakukannya,” kata William Stefanov, manajer Exploration Science Office di NASA’s Johnson Space Center di Houston.

Cuaca mencerminkan kondisi atmosfer selama periode waktu yang singkat, dan iklim adalah bagaimana atmosfer “berperilaku” selama beberapa dekade, ratusan tahun, atau bahkan rentang waktu geologis, kata Stefanov.

Itu berarti faktor-faktor yang mempengaruhi iklim kita harus dilacak dalam waktu yang lama. Nya lebih dari 20 tahun di orbit menjadikan stasiun luar angkasa tempat yang bagus untuk mengumpulkan data jangka panjang ini. Informasi gabungan menciptakan kumpulan data unik yang membantu kami menginformasikan keputusan iklim dan berpotensi mengembangkan solusi untuk masalah lingkungan.

Mata di Bumi

Stasiun luar angkasa memberikan perspektif planet yang unik dengan jalur orbit yang melewati lebih dari 90 persen populasi Bumi. Sekitar 52 derajat kemiringan orbitnya memungkinkan astronot dan muatan pengamat Bumi untuk melihat matahari terbit dan terbenam 16 kali setiap hari di seluruh dunia.

“Orbit itu memungkinkan stasiun ruang angkasa untuk melewati berbagai tempat di Bumi pada waktu yang berbeda siang atau malam dan mengumpulkan data. Ini adalah kumpulan data yang secara fundamental berbeda dari kebanyakan instrumen penginderaan jauh lainnya yang dikumpulkan pada satelit yang terbang bebas, ”kata Stefanov.

Dipasang di luar laboratorium yang mengorbit, muatan internasional seperti EKOSTRES, GEDI, OCO-3, DESIS, TSIS (juga dikenal sebagai TSIS-1), dan HISUI mengumpulkan data terkait iklim secara individual. Dalam kombinasi, mereka memberikan serangkaian pengukuran unik yang dapat mendorong penelitian lingkungan terdepan.

gambar bergerak model atmosfer atmospheric
OCO-2, pendahulu OCO-3, data yang diintegrasikan ke dalam model atmosfer menunjukkan tingkat karbon dioksida atmosfer di atas Bumi. Kredit: NASA

“Tim OCO-3 ingin memahami tanaman dan peran mereka dalam siklus karbon,” kata Ilmuwan Proyek OCO-3 Annmarie Eldering dari Jet Propulsion Lab NASA di California Selatan. “Ternyata tetangga stasiun luar angkasa kami, ECOSTRESS, sedang melihat bagaimana tanaman merespons stres. Lalu ada GEDI, yang melihat berapa banyak bahan tanaman yang ada di tanah. Para ilmuwan yang memikirkan tentang tanaman dan perannya dalam siklus karbon sangat bersemangat. Kami telah mendengar banyak diskusi tentang bagaimana kami dapat menggunakan semua data bersama-sama untuk lebih memahami tanaman.”

Sensor OCO-3 menggunakan pantulan sinar matahari melalui atmosfer untuk mengukur variasi karbon dioksida di atmosfer, mengamati perubahan kurang dari satu bagian per juta.

“Kebanyakan gas seperti ozon, karbon monoksida, atau uap air berlipat ganda atau tiga kali lipat dalam konsentrasi atmosfer ketika mereka tercemar, sehingga cukup mudah untuk dideteksi. Tetapi untuk karbon dioksida, sangat sulit untuk melihat perubahannya, ”kata Eldering.

Mengukur perubahan kecil itu bisa menjadi kunci untuk menjawab pertanyaan lama tentang karbon dioksida atmosfer.

“Untungnya bagi kami, tanaman dan laut menyerap sekitar setengah dari emisi karbon dioksida yang dihasilkan manusia setiap tahun. Tapi masih ada misteri tentang bagaimana mereka melakukan itu, mengapa jumlahnya berbeda setiap tahun, dan bagaimana penyerapan akan terjadi di masa depan, ”kata Eldering. “Data kami dimaksudkan untuk membantu menjawab pertanyaan semacam itu.”

Penyimpanan dan penghilangan karbon juga telah diteliti baik di dalam maupun di luar stasiun. Fotobioreaktor memeriksa apakah mikroalga dapat membantu menutup lingkaran karbon dalam sistem pendukung kehidupan, dan Eksperimen Kuwait: E. coli C5 mempelajari pengaruh gayaberat mikro pada E. coli bakteri yang dimodifikasi untuk mengkonsumsi karbon dioksida sebagai sumber makanan. Gambar yang diambil oleh muatan stasiun luar angkasa sebelumnya HICO bahkan membantu mengembangkan algoritma untuk mendeteksi Mekar Alga yang Berbahaya. Alga memainkan peran utama dalam siklus karbon global, dan mekar bertanggung jawab atas sebagian besar penyerapan karbon laut.

Dengan perangkat lain seperti SAGE-III pelacakan ozon, ISS-LIS dan ASIM memantau petir, dan TSIS melacak total energi yang mengalir ke Bumi dari Matahari, eksperimen stasiun memajukan banyak catatan dan model iklim.

“Perubahan iklim menghadirkan apa yang mungkin merupakan tantangan lingkungan terbesar umat manusia,” kata mantan peneliti utama TSIS dan profesor Universitas Colorado Boulder Peter Pilewskie. “Memantau energi yang mengalir ke, di dalam, dan keluar dari sistem mendukung kemampuan kita untuk memahami bagaimana sistem iklim bekerja, mengenali bahwa itu berubah, dan mengidentifikasi mekanisme yang bertanggung jawab atas perubahan iklim.”

Station menawarkan platform standar yang mampu menampung eksperimen pengamatan Bumi seperti TSIS. Ukuran lapangan sepak bola dan dilengkapi dengan banyak titik lampiran, banyak kapasitas data, dan catu daya yang besar (direncanakan menjadi lebih besar dengan instalasi mendatang dari panel surya iROSA, stasiun luar angkasa dapat menampung berbagai macam instrumen secara bersamaan.

Ketersediaan sumber daya ini menjadikan stasiun sebagai pilihan menit terakhir yang bagus bagi tim TSIS untuk segera membawa muatan mereka ke orbit. Setelah beberapa penundaan, tim menghadapi potensi kegagalan instrumen pelacakan sebelumnya sebelum TSIS dapat diluncurkan.

“Ini mulai menjadi sangat mengerikan, karena akurasi catatan iklim dipertahankan pada tingkat setinggi mungkin ketika catatan data terus berlanjut,” kata Pilewskie. “Karena stasiun luar angkasa, kami dapat melanjutkan rekor ini.”

Setelah peneliti mempelajari dasar-dasar membuat muatan untuk stasiun luar angkasa, mereka dapat menerapkan pengetahuan itu ke proyek stasiun di masa depan. Pilewskie sudah mengerjakan eksperimen berikutnya, CLARREO PathfinderO, dijadwalkan untuk diluncurkan dalam beberapa tahun ke depan.

“Nilai yang kami peroleh dari mengoperasikan instrumen di stasiun yang perlu menunjuk dengan sangat tepat tidak dapat diremehkan,” kata Pilewskie. “Kami harus melakukan hal yang sama dengan CLARREO Pathfinder, jadi kami menggunakan beberapa motor yang sama yang kami gunakan untuk menggerakkan instrumen TSIS.”

CLARREO berencana untuk mempelajari iklim Bumi dengan melakukan pengukuran sinar matahari yang dipantulkan oleh Bumi dan Bulan dengan ketidakpastian lima hingga sepuluh kali lebih rendah daripada pengukuran dari sensor yang ada.

Elemen Manusia

gambar astronot mengambil gambar
Ekspedisi 60 anggota awak bergiliran menangkap gambar Badai Dorian yang meningkat dengan cepat dari kubah di dalam Stasiun Luar Angkasa Internasional pada 30 Agustus saat bergolak di atas Samudra Atlantik. Kredit: NASA

Bukan hanya sensor yang memantau planet kita dari atas. Orang-orang juga melakukannya.

Jendela stasiun luar angkasa memberikan kesempatan untuk fotografi astronot dan pengumpulan data iklim secara manual. Astronot telah mengambil lebih dari 4 juta gambar Bumi dari luar angkasa (lebih dari 3,5 juta dari stasiun luar angkasa), berkontribusi pada salah satu catatan terlama tentang bagaimana Bumi telah berubah dari waktu ke waktu. Pengamatan Kru Bumi saat ini mendukung sejumlah studi pencahayaan malam perkotaan, pemantauan gletser dan gunung berapi, dan studi tentang proses atmosfer yang dipengaruhi oleh letusan gunung berapi yang kuat. Gambar juga digunakan dalam penyelidikan ekologi, termasuk proyek kolaboratif yang disebut AMASS, yangSS rute migrasi burung terlacak dan efek dari perubahan yang terjadi di sepanjang rute tersebut.

Gambar-gambar ini juga mendukung bantuan bencana upaya untuk peristiwa seperti angin topan dan kebakaran hutan. Setelah menerima pemberitahuan bencana alam telah terjadi, para ilmuwan di lapangan menentukan apakah kru akan dapat melihat daerah itu saat mengorbit di atas kepala. Jika demikian, kru menangkap dan mengirimkan citra kembali ke Bumi. Gambar-gambar tersebut kemudian di-georeferensi untuk digunakan oleh tim bahaya di lapangan. Citra astronot berguna untuk peristiwa kebakaran hutan, misalnya, menunjukkan kepada responden ke mana arah semburan asap.

Menyebarkan Beyond Station

Station memperluas dampak ilmu iklimnya dengan menyebarkan CubeSats ke orbit rendah Bumi. Perangkat seukuran kotak sepatu ini, yang berisi demonstrasi teknologi atau pengujian jenis baru ilmu iklim, diluncurkan ke stasiun bersama dengan ribuan pon investigasi penelitian dan pasokan kargo lainnya. Astronot membongkar dan mempersiapkan mereka di stasiun dan kemudian menyebarkannya keluar dari airlock stasiun.

“Banyak satelit kami yang lebih kecil, CubeSats, mendapatkan tumpangan karena stasiun luar angkasa. Itu telah menjadi sumber yang bagus untuk program kecil, terutama universitas atau pusat NASA yang mencoba menjalankan beberapa proyek kecil. CubeSats mungkin menjadi batu loncatan pertama mereka untuk hal-hal yang lebih besar, ”kata TSIS dan NanoRacks-MinXSS penyelidik utama Tom Woods. “Stasiun luar angkasa menawarkan banyak peluang untuk membawa benda-benda kecil ini ke luar angkasa.”

Lebih dari 250 CubeSats telah dilepaskan dari stasiun, termasuk banyak muatan sentris iklim. Sebagai contoh:

  • NanoRacks-MinXSS CubeSat yang dirancang siswa menargetkan pemahaman yang lebih baik tentang energi sinar-X matahari dan bagaimana pengaruhnya terhadap lapisan atmosfer atas bumi.
  • NS DIWATA-1 satelit memberikan informasi penginderaan jauh ke Filipina dengan mengamati bencana meteorologi seperti angin topan dan hujan lebat lokal.
  • NS HARPA CubeSat membantu kami lebih memahami bagaimana awan dan aerosol memengaruhi cuaca, iklim, dan kualitas udara.

Seiring perubahan iklim Bumi, Stasiun Luar Angkasa Internasional akan mengawasi dari atas, membantu memberikan wawasan unik untuk menjaga planet kita tetap aman.

Comments are Closed

© 2021: stpatrickjax.org | Easy Theme by: D5 Creation | Powered by: WordPress