Nigel Fox, miembro del NPL en el Laboratorio Nacional Físico, analiza una misión de verdades centradas en el clima, incluidos los resultados hasta ahora y los beneficios ofrecidos para el futuro.
Las misiones satelitales de Grounding Radiomething Radiometry de Helio Investigación (Verdad), en colaboración con varios estados europeos dirigidos por la Agencia Espacial del Reino Unido (UKSA), está diseñada para mejorar el modelado del cambio climático.
La verdad proporcionada por la Agencia Espacial Europea establece una referencia de «estándar de oro» para la medición climática y se convierte en el «Laboratorio de Normas Espaciales». Al transportar radiómetros solares solares criogénicos y espectrómetros de imágenes hiperespectrales, la verdad, como los nuevos sistemas de calibración a bordo, mide continuamente la energía solar entrante y reflejada la radiación para evaluar la relación de energía y energía de la Tierra.
Para obtener más información sobre las misiones y el progreso realizado hasta ahora, la plataforma de innovación ideó la misión y habló con su investigador líder, Nigel Fox, compañero de NPL de observación radiométrica y de la Tierra en el Instituto Nacional de Física (NPL).
¿Puedes describir brevemente la misión de las verdades, sus principales colaboradores y sus objetivos importantes?
Verdads es una propuesta del Reino Unido y se deriva de la misión de la ESA Earth Watch, proporcionando datos habilitados para análisis hiperespectrales (ARD) de radiación solar incidente y de la Tierra/Luna en el rango espectral de onda corta sin precedentes (UV-SWIR).
Los datos resultantes sirven como un punto de referencia de referencia para los estados de onda corta del planeta. El estado de onda corta del planeta es una firma de «calidad de vegetación/aire» (calidad de vegetación/agua, mineralogía, gas mineral, etc.) como vegetación, aerosol/aire/salud, contaminación de la tierra/agua, minerales, gases de efecto invernadero y otras emisiones, y sirve como un punto de referencia de referencia para los estados de ola a corto plazo del planos que pueden detectar en forma y cambios a largo plazo.
Los datos de referencia «estándar de oro» de Verdads no solo sirven a la comunidad de observación de la Tierra (EO) a través de sus propios datos, sino que también actualiza de manera única todo el sistema de observación de la Tierra a través de la provisión de calibraciones de referencia. La misión responderá directamente a los requisitos del Comité Satélite de Observación de la Tierra (CEO) y el Sistema Global de Observación Climática (GCO).
misión:
Las medidas climáticas/resultados de mitigación se pueden evaluar de manera robusta de la escala de tiempo más corta posible para garantizar inversiones de adaptación oportunas basadas en evidencia. Promueve una mejor parametrización de los modelos climáticos, incluidos los ciclos de carbono, los desequilibrios de radiación y la reducción de la incertidumbre climática y las predicciones de impacto. Un sistema de observación satélite armonioso con una menor incertidumbre y una mayor confiabilidad le permitirá maximizar el valor del dinero para todos los activos espaciales en el mundo. Proporciona un medio para integrar de manera confiable los datos de satélites comerciales de alta resolución espacial/temporal en los sistemas de observación científica convencionales, lo que lleva a nuevos servicios de información localizados. En principio, permite la creación de nuevos servicios innovadores y el crecimiento económico asociado a través de las arquitecturas de datos del Reino Unido como EODH.
Al proporcionar una alta precisión de la infraestructura existente, como Moon y el desierto de la Tierra, la verdad extiende el valor de la misión de un lado a otro más allá de la vida útil nominal de 5-8 años. Al habilitar la realineación y la armonización de los datos existentes para la década de 1980 y las misiones futuras, las herramientas de inteligencia artificial (IA) y gemelos digitales utilizarán completamente los archivos de los datos globales, permitiendo que las verdades con vidas e impactos efectivos se conviertan en misiones.
La misión es llevada a cabo por la ESA y es financiada por un consorcio de países europeos dirigidos por el Reino Unido (financiado por España, Suiza, Grecia, Rumania y la República Checa).
El Consorcio de Desarrollo de la Misión está dirigida por Airbus UK y está compuesta por una variedad de empresas (aproximadamente 25, pequeñas y medianas empresas), incluidas Telespagio UK, CGI, SSTL, AVS-UK, RAL Space, NPL, Deimos-UK y Rumania, Teledin-UK, Thales Space Plants, Switzerland, Switzerland, Seedsland, Thales-switland, Seedsland, Stales, SEEDLA, SEIGRES, SEIGRAS, SEIGRIOS, SEIGLANTERAS. Teledyne-UK y Rumania. República, Sonvision Rumania, ISD Grecia y Helia Photonics Ltd.
¿Cuáles son los problemas relacionados con las capacidades actuales del sistema EO? Además, ¿cómo funciona la verdad para mejorar estos?
La mayoría de los satélites existentes proporcionan datos dentro de sus especificaciones individuales. Sin embargo, estos a menudo son apropiados cuando se almacenan independientemente para aplicaciones individuales en una misión particular, pero a menudo hay un sesgo entre misiones similares de diferentes agencias espaciales, o misiones similares de la misma agencia espacial entre diferentes sensores satelitales. En muchos casos, estas diferencias no necesariamente plantean problemas importantes hasta que los datos de diferentes sensores deben combinarse para crear estudios base a largo plazo. Por ejemplo, se requiere para los servicios que requieren resultados de dos o más satélites para mejorar el muestreo. En estos casos, los sesgos deben ser evaluados y eliminados potencialmente armonizando con un sensor. ¿Pero cuál?
Del mismo modo, cuando se requieren valores absolutos de cambio, es importante que todos los satélites mundiales tengan referencias comunes que podrían derivarse y derivarse a la información de consenso necesaria para apoyar la acción climática, apoyar los riesgos financieros y abordar los problemas de posibles litigios. Cuanto más segura (precisas) son sus datos, más confiable y confiable su información y comportamiento.
En muchas aplicaciones climáticas, las señales/tendencias detectadas son muy pequeñas, lo que puede tomar décadas, ya que es un dispositivo que realiza mediciones a un nivel suficiente para detectar con confianza el ruido de fondo en todo el sistema de la Tierra. La investigación muestra que los requisitos de incertidumbre para muchos años de observación climática son típicamente aproximadamente 10 veces más bajos de lo que logran los sensores actuales.
Sin embargo, el principal desafío del sistema de observación actual es el sesgo residual y cómo establecer una referencia común que depende del presente y el futuro y pueda ser aceptado por todos. Los sistemas de unidades internacionales (SIS) están, en principio, diseñados para hacer esto, con la mayoría de los satélites tratando de adaptarse a este sistema antes de lanzarse. Sin embargo, aunque se hace todo lo posible para garantizar que los datos de los satélites sean precisos, el impacto y la dureza espacial del lanzamiento generalmente conducen a un cambio de rendimiento en gran medida pequeño que debe evaluarse y corregir antes de explotar los datos.
Muchas misiones de satélite EO publicadas tienden a ser lo suficientemente dimensionadas como para tener su propio sistema de calibración a bordo que ayude a lidiar con los cambios en el rendimiento, como el sesgo. Sin embargo, el sistema a bordo también puede estar sujeto a cambios. Los satélites típicos en las organizaciones comerciales generalmente no tienen la capacidad de alojar dichos sistemas y depender únicamente de la calibración/validación para referencias vistas subrogativamente como desiertos. Las misiones del sector público se basan en las verificaciones de calibración de primer vuelo en desiertos y objetivos similares para la deriva del sistema a bordo, contribuyendo al monitoreo continuo.
Estos desafíos limitan la incertidumbre que se puede lograr durante el vuelo a lo máximo de aproximadamente 2-3%, y a menudo significativamente más. Volando un sistema de calibración de tablero patentado que replica lo que normalmente se hace en el suelo, incluidos los criterios de referencia principales para SI, la verdad puede lograr una incertidumbre cercana al 0.3%.
Esta mayor precisión se puede utilizar no solo para proporcionar datos hiperespectrales con calidad climática para muchas aplicaciones, sino también para actualizar y armonizar el resto de los activos espaciales del mundo. Esto se logra teniendo una órbita única que permite que la verdad observe el mismo objetivo que otros satélites, así como en muchos lugares de la Tierra. Por lo tanto, al observar el mismo punto de vista simultáneamente, la observación de la verdad se puede comparar con las observaciones de otros satélites y con diferencias discernibles y modificadas.
La verdad es que asegura que el sesgo se entienda bien, lo que permite que los datos del sensor sean armonizados e interoperables, y en muchos casos, con una precisión mucho mayor que antes, promueve mejoras en los productos de datos y, a menudo, aumenta la utilidad y la oportunidad de nuevas aplicaciones. Los resultados serán un sistema de observación para futuras respuestas climáticas, permitiendo que los satélites comerciales se armonizaran e integren en la corriente principal, lo que lleva no solo a mejoras en la ciencia sino también a las oportunidades comerciales para nuevos servicios.
¿Puede explicar en detalle la participación de NPL en misiones?
La misión se concibió hace unos 25 años y yo soy el investigador principal de la misión. También lleva a un consorcio de científicos internacionales financiados por la ESA a realizar investigaciones sobre ciencia y sensibilidad relacionadas con el diseño de la misión.
NPL también es parte de un consorcio industrial que respalda los diseños de calibración e ingeniería como Airbus para la calibración y las actividades relacionadas con el rendimiento, y realizará la calibración final de la misión antes de que finalmente se lance en colaboración con RAL Space. Además, NPL admite el desarrollo de segmentos terrestres y cómo los datos de las misiones son de control de calidad y certificados.
El equipo de NPL también está desarrollando algoritmos para apoyar simulaciones de construcción de rendimiento de la misión. Estos forman parte del sistema de procesamiento de datos de la misión cuando se inicia. Este último paso no es único, pero es la primera vez que dicha transparencia y rigor se han aplicado a las evaluaciones de incertidumbre de las misiones satelitales. Calibrar otros sensores es un objetivo de misión importante, por lo que NPL también está desarrollando algoritmos y herramientas para implementar este proceso.
¿Puede proporcionar una explicación detallada de los resultados del proceso de desarrollo de la misión y proporcionar una visión general de los próximos pasos y la línea de tiempo estimada para un mayor desarrollo?
La misión está lista para pasar por la llamada revisión de diseño preliminar (PDR) y completada de la fase B2 después de varias pequeñas actualizaciones el próximo mes, con el diseño Pageload completado y completamente prototipado y integrado en hardware listo para el espacio.
Hasta ahora, todos los aspectos de la misión han sido sometidos a un diseño y revisiones detalladas, desde plataformas satelitales, compatibilidad con potenciales lanzadores satelitales, cómo los datos llegan al suelo, cómo se procesa, cómo se entrega a los usuarios y las cargas útiles. Para la verdad, las cargas útiles y los medios para lograr la incertidumbre sin precedentes han sido un desafío dominante en los últimos años. Ha habido algunas iteraciones, pero muestra que los diseños actuales, y en algunos casos, el hardware prototipo puede cumplir con los objetivos estrictos de la misión.
En el futuro, los diseños detallados de los segmentos terrestres comenzarán a realizarse, y se realizarán más mejoras en la carga útil.
La misión, como todos los proyectos de la ESA, estará sujeta a una revisión de fondos en el Ministro de la ESA en noviembre, y se llamarán a los fondos de los miembros de la ESA para garantizar el futuro de esta muy innovadora primera misión mundial, dirigida por el Reino Unido y programada para comenzar en 2031/32.
Esta misión puede considerarse el primer laboratorio de medición del mundo en el espacio, proporcionando referencias estándar de oro a sensores ópticos de EO en todo el mundo, integrando la confianza en futuros sistemas de observación de la Tierra Global interoperable.
Este artículo también se presentará en la 23a edición de trimestralmente Publicación.
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