Cercetatorii romani, motiv de mandrie > Fizicienii de la Magurele dezvolta un nou sistem radar bazat pe laser

Articol de Vicentiu Andrei, 26 iunie 2017, 09:33

Cercetatorii romani sunt implicati in proiecte ce vizeaza varful tehnologiei.
Saptamana aceasta, Bucurestiul va fi gazda conferintei internationale de radare cu laser (LIDAR).
Romania este prima tara din Europa care gazduieste aceasta reuniune, la care vor participa si specialisti de la NASA si de la Agentia Spatiala Europeana.
Vor fi prezenti cei care fac parte dintr-o restransa comunitate de cercetatori care se ocupa cu dezvoltarea tehnologiilor si cu aplicarea laserilor-radar in domeniul cercetarii mediului inconjurator, spune Simona Andrei, cercetator la Institutul National pentru Optoelectronice:

LIDAR-ul este un instrument ce foloseste fasciculele de radiatie luminoasa ca metoda de detectie la distanta a diferitelor tinte.
Astfel sunt detectate obiecte de dimensiuni mici cum ar fi compusii chimici, chiar si molecule sau aerosoli.
Aceste aparate sunt plasate in mare parte pe orbite satelitare insa nu le gasim doar la bordul satelitilor, ele exista si pe pamant in statii speciale de masuratori.

La Magurele exista o astfel de statie care face parte dintr-o retea internationala astfel incat avem practic o sondare a atmosferei de sus in jos prin intermediul satelitilor si avioanelor de cercetare si de jos in sus prin intermediul statiilor de cercetare de la sol.

În aprilie 2006, NASA lansa doi sateliți, CloudSat și CALIPSO (Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation), a căror scop era să studieze influența norilor și aerosolilor asupra vremii, climatului și calității aerului pe Terra.
Cei doi sateliți polar orbitali au fost plasați pe orbite la o altitudine de 705 km deasupra Pământului fiind integrați în constelația A-Train din care mai fac parte alți trei sateliți de observare a Pământului: Aqua, PARASOL și Aura.

CALIPSO combina datele de la un instrument lidar cu imaginile in infrarosu si vizibil furnizate de un instrument imagistic pentru a obtine informatii privind structura verticala a norilor subtiri si a straturilor de aerosoli.

Cloud-Aerosol Transport System – CATS, este cel mai nou instrument lidar plasat la bordul Stației Spațiale Internaționale la începutul anului 2015.
Instrumentul are ca scop îmbunătățirea cunoștințelor privind proprietăṭile optice și microfizice ale norilor și aerosolilor, precum și o mai bună înțelegere a interacțiunilor dintre aerosoli și nori.
Toate aceste cunoştinṭe au ca scop final îmbunătățirea modelelor climatice.

În cadrul programului de Observare a Pământului, Agenția Spațială Europeană desfășoară o serie de activități pentru lansarea și exploatarea unor noi sateliți (de exemplu: Sentinels, ADM-Aeolus, EarthCARE) dedicați caracterizării factorilor de mediu: sol, vegetație, bazine de apă, oceane, atmosferă.

Aceștia poartă la bord instrumente optice de diverse tipuri, care folosesc fie lumina naturală a soarelui, fie lumina artificială a laserilor pentru a măsura anumiți parametri caracteristici și a determina modificarea lor în timp și spațiu.

Pentru a cuantifica acuratețea și stabilitatea datelor satelitare, ESA desfășoară, pe tot parcursul acestor misiuni spațiale, un program de calibrare și validare, pentru care utilizează infrastructurile de la sol, care pot fi controlate cu mult mai multă ușurință.
Practic, diverse rețele internaționale care operează de la sol sisteme de același tip cu cele aflate la bordul sateliților, măsoara concomitent cu trecerea acestuia, și datele sunt comparate pentru a identifica fie eventualele probleme tehnice ale instrumentului satelitar, fie eventuale erori în algoritmii automați de procesare a datelor.

Misiunea satelitară Earth Cloud Aerosol and Radiation Explorer (EarthCARE) va avea ca scop înțelegerea rolului pe care îl joacă norii și aerosolii în reflectarea radiației solare incidente înapoi în spațiu și în captarea radiațiilor infraroșii emise de suprafața Pământului.

EarthCARE va furniza profile globale de nori și aerosoli, precum şi măsurători ale radiației solare reflectate de planetă și radiații termice emise de pe planetă.
Pentru a face acest lucru, satelitul ava avea la bord două instrumente principale: un lidar pentru măsurarea profilelor verticale de aerosoli și nori subțiri și un radar pentru măsurare profilelor verticale ale norilor groși și ale precipitațiilor.
Cele două instrumente vor forma cel mai avansat sistem de măsurare a norilor și aerosolilor ce va fi plasat în spațiu.

Pe lângă aceste echipamente, la bordul satelitului EarthCARE vor mai fi amplasate un radiometru în bandă largă (care va măsură radiația solară reflectată și radiația termică emisă de nori) și un instrument imagistic care va monitoriza dinamica norilor.

Cu ajutorul acestor instrumente vor fi posibile reprezentările tridimensionale ale structurii atmosferice și explicarea acestora în contextul schimburilor radiative dintre suprafața Pământului, Atmosferă și Soare. Întregul complex de instrumente vor face din EarthCARE este cea mai mare și cea mai completă misiune de explorare a Pamantului.

ADM Aeolus va fi prima misiune spațială ce va achiziționa profile de vânt la scară globală. Observațiile în timp cvasi-real vor îmbunătăți acuratețea prognozelor de vreme și a predicțiilor climatice și vor contribui la înțelegerea dinamicii tropicale și a proceselor relevante privind variabilitatea climatică.

Principalul instrument al ADM Aeolus va fi un lidar Doppler de vânt numit ALADIN (Atmospheric Laser Doppler Instrument ), care va sonda atmosfera terestră de la suprafața Pământului până la o altitudine de 30 km, măsurând profilele de vânt din jurul planetei.