Alla system lanseras i november av NASA:s Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) uppdrag, som kommer att använda högupplöst laser för att studera jordens skogar och topografi från International Space Station (ISS).
Det vetenskapliga uppdraget försöker svara på frågor om hur mycket avskogning har bidragit till atmosfäriska koldioxidhalter och hur mycket kolskogar skulle ta upp i framtiden. Det leds av en forskargrupp vid University of Maryland, som arbetar i samarbete med ett team på National Aeronautics and Space Administration som designar lasern för GEDI.
Under The Optical Society's Frontiers in Optics + Laser Science APS/DLS-konferens hålls 16-20 september, 2018, i Washington, D.C., NASA Goddard Space Flight Center laseringenjör Paul Stysley och kollegor Barry Coyle, Erich Frese och Furqan Chiragh kommer att presentera sitt arbete med att designa och bygga lasersystemen för GEDI -uppdraget. De kommer att beskriva den omfattande testning som systemen krävdes för både transport och efterföljande drift i jordbana med låg jord.
Presentationen kommer att vara en del av sessionen "Novel Devices Manufacturing and Testing", hålls klockan 10:30 på måndag, 17 september i Jefferson West -balsalen på hotellet Washington Hilton.
"Vi ville designa en laser som skulle möjliggöra LIDAR-baserad fjärranalys för jordvetenskap och planetundersökningar, sa Stysley.
Teamet konstruerade ett lasersystem som "är relativt enkelt, har lämplig marginal på prestandaspecifikationer, och är väl förstådd, "tillade han." Detta, i tur och ordning, låter den vara effektiv och anpassningsbar till olika uppdrag, samt robust i en rymdflygmiljö. "
Med hjälp av LIDAR (Light Detection and Range) -teknologi, forskare skjuter laserenergipulser på jordens yta och registrerar exakt deras återkomsttid. Dessa data ger en 3D-bild i form av vertikal observation eller en helvågform som visar världens skogstak och markens topografi under den.
Detta är möjligt eftersom de överförda laserljuspulserna reflekteras av marken, träd, vegetation eller moln, och sedan samlas in av GEDI:s mottagare. De återvändande fotonerna riktas mot detektorer, som omvandlar ljusets ljusstyrka till en elektronisk spänning som registreras som en funktion av tiden i 1-nanosekundsintervall. Tiden kan omvandlas till avstånd (avstånd) genom att multiplicera den med ljusets hastighet, och sedan kan hela vågformen beräknas med den inspelade spänningen som en funktion av intervallet.
Lasersystemet gör det möjligt att samla in fullvågsdata, som kommer att ge markhöjden och vegetationstakets höjdmätningar på global nivå. "Kapell och 3D-vågformsprodukter baseras på produkter som redan har tillhandahållits av NASAs Land, Vegetation, och Ice Sensor -anläggning på luftburna LIDAR -uppdrag, "Sa Stysley." GEDI -lasrarna var internt designade, tillverkad, monterad och testad av laser- och eloptisk filial på NASA-Goddard. "
"Vår design är lätt att anpassa för uppföljande vegetation LIDAR-uppdrag eller för planetuppdrag som behöver en effektiv laserhöjdmätare, "Sa Stysley.
Vid design av lasersystemet, Stysley sa att NASA -gruppen måste se till att den skulle kunna överleva den extrema värmen och vibrationerna i att sprängas ut i rymden på en raket, samt uthärda den hårda rymdmiljö som en gång installerats på den japanska experimentmodulens exponerade anläggning utanför ISS.
Gruppen satte lasrarna genom termisk vakuumtestning för flygsimulering nära rymden för att säkerställa att lasrarna kan fungera och överleva i rymden, samt vibrationskvalificeringstestning av lasrarnas slutmontering.
Stysley och hans kollegor blev något förvånade över hur mycket du kan lära dig om en laser när den genomgår rymdflygningstest.
"Oavsett hur väl du känner till en laserdesign, det är viktigt att testa det på lämpligt sätt vid de miljökrav som ställs på dig av ett uppdrag och ha tillräckligt med prestandamarginal på din design för att kunna kompensera för eventuella mindre "överraskningar" som uppstår under testning, "sa Stysley." Subtila förändringar i saker som temperaturprofil kan avslöja nya saker om hur din laser beter sig i relativt ovanliga situationer och, ofta, resurser - pengar, tid, och teknisk lättnad - kommer att behövas för att uppfylla kraven. "
GEDI -uppdraget, planeras att lanseras i november, kommer att fungera på ISS i upp till två år.
