NASA Nanosat 大气化学高光谱观测系统或有助于预测火山爆发

导读

NASA正在发射一种原型仪器，它可以使监测火山活动和空气质量变得更加容易。栖息在距离地球表面约300英里（480公里）的CubeSat上的Nanosat Atmospheric Chemistry Hyperspectral Observation System（简称NACHOS）将使用一个紧凑的高光谱成像仪来定位小至0.15平方英里（0.4平方公里）区域的微量气体来源--约相当于明尼苏达州的美国商城的大小。

NACHOS是诺斯罗普-格鲁曼公司从弗吉尼亚州沃勒普斯岛的NASA沃勒普斯飞行设施向国际空间站(ISS)进行的第17次补给任务的一部分。

如果成功的话，NACHOS将是最小、分辨率最高的天基仪器，专门用于监测大气中的微量气体如二氧化硫(SO2）和二氧化氮，为未来的地球观测系统铺平道路，这不仅有助于预测火山爆发还能监测特定城市、社区、甚至个别发电厂周围的空气质量。

“一座刚刚苏醒的休眠火山可能会在有任何可探测到的地震活动之前排放出SO2，”美能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)空间和遥感小组的研究员和任务负责人Steve Love说，“这使我们有机会在一座可能爆发的火山真正喷发之前识别它。”

来自自然和人为来源的大气微量气体为科学家提供了对各种地球系统的独特见解。如通常由燃烧化石燃料产生的二氧化氮对人类健康产生负面影响并可作为人类活动产生的二氧化碳追踪器。

Love说道：“当我们认识到这些气体的存在并能在亚公里范围内对其来源进行定位时，我们就有机会采取行动并将负面的健康结果降到最低。”

但监测痕量气体需要有足够敏感的仪器来收集高分辨率的数据；传统上，这意味着创造配备一整套强大传感器的更大卫星。

“有很好的仪器在轨道上收集大气微量气体的数据，但它们的生产和维护成本非常高。如果我们想扩大这种科学能力，我们将需要一个更具成本效益的解决方案，”Love说道。

NACHOS只有13磅（6公斤）和18立方英寸（300厘米），完全有资格成为这种解决方案。除了能收集高分辨率数据的超小型高光谱成像仪外，NACHOS还使用了机载处理算法，这些算法既能减少其数据传输的大小又能减少将这些传输信息传回地球的时间。

这些算法在小型计算机上运行得特别好，这使得NACHOS拥有大量的计算能力而不增加仪器的尺寸或重量。

Love表示：“更多的功率和更小的重量使NACHOS与众不同并使其成为未来大气痕量气体任务的优秀候选者。”

NACHOS将留在诺斯罗普-格鲁曼的“天鹅座”航天器上，直到2022年5月，届时该航天器将从国际空间站起飞并在货运航天器重新进入地球大气层之前将NACHOS放入低地球轨道。Love和他的团队将在NACHOS开始技术验证和科学任务之前花三个月的时间调试它。他预计NACHOS将在轨道上停留约一年时间。

Love说道：“这将给我们足够的时间来验证我们的仪器设计并收集足够的测试数据从而确保我们的技术概念是可行的。”

第二台NACHOS仪器将于2022年冬季进入低地球轨道以作为美国国防部空间测试计划的一部分。

据悉，原型机是通过NASA地球科学技术办公室的InVEST计划资助的。