وقتی با جرمی واردل، دانشمند پروژه ماموریت پلانکتون، آئروسل، ابر، اکوسیستم اقیانوس ناسا (PACE) صحبت می کنم، 54 روز و 7 ساعت تا پرتاب برنامه ریزی شده فضاپیما از ایستگاه نیروی فضایی کیپ کاناورال در فلوریدا باقی مانده است.
واردل می گوید: «PACE یک تغییر دهنده بازی است.
با ابزارهای قدیمی خود، اغلب می‌دانستیم که دقیقاً چه نوع داده‌هایی قرار است به دست آوریم. اما اطلاعاتی که این ماموریت جمع‌آوری می‌کند به‌طور حیرت‌انگیزی از آنچه اکنون در دسترس است برتر است که من نه تنها از بازی کردن با آن هیجان‌زده هستم، بلکه به ما امکان می‌دهد واقعاً از نظر علمی رشد کنیم.»
واردل احساس خوشحالی، انزجار و “ایستادن روی شانه های غول ها” می کند، به این معنا که این ماموریت خاص، کار پیشگامانه ماموریت های مشابه انجام شده در گذشته، مانند Terra، Aqua، Landsat و SeaWiFS را پیش خواهد برد.
واردل می‌گوید: «علم بنیادی حاصل از این مأموریت‌ها تخیل عمومی را تسخیر کرد که از سرمایه‌گذاری مستمر حمایت می‌کرد. و آنچه ما از آن مأموریت ها آموختیم، همچنین سؤالات جدیدی را برای ما فراهم کرد که اکنون در تلاش هستیم با PACE به آنها پاسخ دهیم.»
یکی از اصلی ترین سوالاتی که واردل و همکارانش سعی در پاسخ به آن دارند مربوط به ذرات معلق در هوا است. Kirk D. Knobelspiese، دانشمند جوی که در مأموریت PACE کار می کند، می گوید: اینها “هر شکل معلق ذرات معلق – گرد و غبار، اسپری دریا، آلودگی صنعتی” هستند. و آنها رابطه بسیار پیچیده ای با ابرها دارند.”
ابرها انرژی زیادی را که وارد آب و هوا می شود کنترل می کنند.
دکتر کرک D. Knobelspiesse
اگرچه در دهه‌های اخیر پیشرفت قابل‌توجهی در درک دانشمندان از برخی از راه‌هایی که آئروسل‌ها بر اقلیم تأثیر می‌گذارند – برای مثال با پراکندگی یا جذب تابش خورشیدی ورودی – وجود داشته است، رابطه بین آنها و ابرها هنوز در هاله ای از ابهام است.
در واقع، بر اساس یک اخیر کاغذ که در شیمی اتمسفر و فیزیک: “آئروسل های اتمسفر و اثرات آنها بر خواص ابر همچنان بزرگترین عدم قطعیت در تأثیر انسان بر سیستم آب و هوایی است.”
این موضوع توسط Knobelspiesse تکرار شده است.
او می‌گوید: «ما در سطحی هستیم که در تشخیص حضور ذرات معلق در هوا خوب هستیم و بسیاری از فرآیندهای مربوط به آن را درک می‌کنیم، اما تعیین نوع آئروسل‌ها دشوار است.
اگر در حال حاضر به مجموعه مدل‌های اقلیمی نگاه کنید، اگرچه همه آنها بر اساس فیزیک هستند، زمانی که نوبت به پیش‌بینی‌هایشان برای آینده می‌رسد، کمی از هم دور می‌شوند. و بخش بزرگی از دلیل آن این است که چگونه مؤلفه برهمکنش ابر آئروسل را پارامتر می‌کنند… آنچه ما واقعاً باید انجام دهیم این است که مشخصات، وارد شدن به شیمی ذرات معلق در هوا و منابع آنها و نحوه تعامل آنها با ابرها باشد. ”
و چرا اینطور است؟
Knobelspiesse می‌گوید: «زیرا ابرها انرژی زیادی را وارد آب و هوا می‌کنند
PACE به لطف چندین ابزار علمی پیشرفته روی ماهواره به این هدف دست خواهد یافت.
ما در مورد ترابایت داده در روز صحبت می کنیم که جمع آوری می شود.
دکتر کرک D. Knobelspiesse
دو تا از این ابزارها پلاریمتر هستند که زاویه قطبش نور خورشید را اندازه گیری می کنند. این ویژگی‌های خاص هر نوری که منعکس می‌شود را نشان می‌دهد و دانشمندان می‌توانند از این اطلاعات برای تعیین اندازه، ترکیب، فراوانی و سایر ویژگی‌های ذرات در جو استفاده کنند.
مهمتر از همه، دو پلاریمتر روی PACE – HARP2 و SPEXone – مشاهدات متفاوت اما مکمل انجام خواهند داد: در حالی که HARP2 چهار طول موج نور را از شصت زاویه مختلف مشاهده می کند، SPEXone نور را با وضوح فراطیفی از پنج گوشه مشاهده می کند.
در حالی که این تصویری از جو زمین با جزئیات بی سابقه ای ارائه می دهد و درک ما از کیفیت هوا را بهبود می بخشد، این کار را به روشی بسیار فشرده انجام می دهد.
Knobelspiesse می گوید: «ما در مورد ترابایت داده در روز صحبت می کنیم که جمع آوری خواهد شد. بنابراین بسیاری از تمرکز ما در حال حاضر بر روی تفسیر و توسعه الگوریتم‌هایی برای پردازش چیزی است که اساساً مجموعه‌ای از داده‌ها خواهد بود.
در کنار دو قطب سنج روی ماهواره، ابزار اصلی PACE، یک طیف‌سنج نوری به نام Ocean Color Instrument (OCI) قرار دارد.
من چیزی را تغییر نمی دهم مهم نیست در روز پرتاب چه اتفاقی بیفتد، اشک خواهد بود.
دکتر جرمی واردل
OCI متشکل از یک تلسکوپ دوار، هیت سینک، یک آینه نیم زاویه و مکانیسم های کالیبراسیون خورشیدی است. مطابق با ناسا، “پیشرفته ترین حسگر رنگی” آن: در حالی که حسگرهای اقیانوسی قبلی تنها چند رنگ را شناسایی می کردند، OCI فراطیفی است و می تواند بیش از 100 طول موج مختلف را مشاهده کند.
این امر دانشمندان را قادر می‌سازد تا فیتوپلانکتون‌های موجود در اقیانوس را بر اساس گونه‌های موجود در فضا برای اولین بار شناسایی کنند، زیرا رنگ اقیانوس توسط برهمکنش نور خورشید با موادی مانند کلروفیل که در بیشتر گونه‌های فیتوپلانکتون یافت می‌شود، تعیین می‌شود.
به نوبه خود، این درک کلی ما از سلامت اقیانوس ها را بهبود می بخشد، که کاربردهای گسترده ای در دنیای واقعی خواهد داشت. به عنوان مثال، به دانشمندان این امکان را می دهد که شکوفه های مضر جلبک ها را بهتر پیش بینی کنند، ماهیگیری را رصد کنند و تغییرات منابع دریایی را ردیابی کنند.
نکته مهم این است که داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط PACE همچنین مکمل داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط مأموریت توپوگرافی آب‌های سطحی و اقیانوسی ناسا (SWOT) است که در حال حاضر در حال انجام است. در حال انجام اولین بررسی جهانی از آب های سطحی زمین و نقشه برداری با جزئیات بی سابقه از توپوگرافی اقیانوس ها.
واردل می‌گوید: «PACE در تعیین آنچه واقعاً در آب است فوق‌العاده خواهد بود. “اما او هیچ توانایی برای درک هیدروجغرافی از آنچه در تمام این اتفاق می افتد را ندارد.” با ترکیب SWOT و داده های اقیانوس شناسی فیزیکی هیدروگرافیک آن با پاسخ بیولوژیکی به همه اینها، واقعاً به اطلاعاتی که دارید اضافه می کنید.
PACE یک تغییر دهنده بازی است.
دکتر جرمی واردل
در ماه سپتامبر، فضاپیمای PACE تحت یک آزمایش حرارتی حیاتی یک ماهه در یک اتاق تخصصی در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا قرار گرفت، جایی که در معرض دما و فشارهای شدید قرار گرفت تا کارایی آن پس از پرتاب و عملیاتی شدن آزمایش شود.
این فضاپیما به راحتی واردل شد و راه را برای پرتاب در کمتر از دو ماه هموار کرد. از هم‌اکنون تا آن زمان، آماده‌سازی نهایی در تأسیسات عملیات فضایی Astrotech در فلوریدا، از جمله آزمایش‌های عملکردی جامع و شبیه‌سازی‌های پردازش داده‌ها، قبل از اتصال به موشک فالکون 9 اسپیس ایکس و پرتاب به آسمان انجام خواهد شد.
واردل می گوید: نور بعدی که سازها خواهند دید از فضا خواهد بود.
اما اگرچه کار آنها اکنون “شروع به پایان می‌کند”، Knobelspiesse می‌گوید که او و واردل اکنون با “شب‌های بی‌خوابی” و “اضطراب جدایی” سر و کار دارند که ناشی از آگاهی از خداحافظی آنها با چیزی است که پیش آمده است. با چنین جایگاه مهمی در زندگی آنها برای مدت طولانی.
او می‌گوید: «روزهای سخت زیادی گذشت و مطمئن نیستم که دوباره آن را تکرار کنم. اما من چیزی را تغییر نمی دهم. مهم نیست در روز پرتاب چه اتفاقی بیفتد، اشک می‌ریزد.»
واردل موافق است.
وقتی داده ها را در اختیار داریم، سرگرمی شروع می شود. امیدواریم سالهای بسیار زیادی با او کار کنیم. ما خون، عرق و اشک زیادی را به عنوان کمک به جامعه علمی در این کار گذاشتیم، و من نمی‌توانم در مورد افرادی در سراسر جهان بشنوم که مقالاتی را با استفاده از برخی از این داده‌ها می‌نویسند.
“این پاداش واقعی خواهد بود.”
