تكنولوجيا – الكشف عن أبرد أسرار الأرض باستخدام الأقمار الصناعية PREFIRE التابعة لناسا

سيتم إطلاق القمرين الصناعيين الصغيرين التابعين لمهمة PREFIRE التابعة لوكالة ناسا في ربيع عام 2024، وسيقومان بملء البيانات المفقودة من المناطق القطبية للأرض، وفقًا لموقع scitechdaily.

سيبدأ قمران صناعيان مصغران جديدان لوكالة ناسا في عبور الغلاف الجوي للأرض في غضون بضعة أشهر، للكشف عن الحرارة المفقودة في الفضاء، ستساعد ملاحظاتهم من المناطق الأكثر برودة على كوكب الأرض على التنبؤ بكيفية تغير الجليد والبحار والطقس في مواجهة ظاهرة الاحتباس الحراري.

تتألف الأقمار الصناعية المكعبة، أو CubeSats، التي يبلغ حجمها حجم صندوق الأحذية تقريبًا، من مهمة تسمى PREFIRE، وهي اختصار لـ Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment، وهدفهم، المجهزين بالتكنولوجيا التي أثبتت جدواها في المريخ، هو الكشف عن النطاق الكامل لفقدان الحرارة من المناطق القطبية للأرض لأول مرة، مما يجعل النماذج المناخية أكثر دقة.

تم تطوير PREFIRE بشكل مشترك بين وكالة ناسا وجامعة ويسكونسن ماديسون، مع أعضاء فريق من جامعتي ميشيغان وكولورادو.

فهم ميزانية طاقة الأرض

تبدأ المهمة  بفهم ميزانية طاقة الأرض، في عملية موازنة الكواكب، يجب أن يتم تعويض كمية الطاقة الحرارية التي يتلقاها الكوكب من الشمس عن طريق الكمية التي تشعها من نظام الأرض إلى الفضاء، ويحدد الفرق بين الطاقة الواردة والصادرة درجة حرارة الأرض ويشكل مناخنا.

تلعب المناطق القطبية دورًا رئيسيًا في هذه العملية، حيث تعمل مثل زعانف رادياتير الأرض، ويؤدي تحريك الهواء والماء، من خلال تيارات الطقس والمحيطات، إلى نقل الطاقة الحرارية الواردة في المناطق الاستوائية نحو القطبين، حيث تنبعث على شكل إشعاع حراري تحت الحمراء – وهو نفس نوع الطاقة التي تشعر بها من مصباح حراري، ويتدفق نحو 60% من هذه الطاقة إلى الفضاء بأطوال موجية للأشعة تحت الحمراء البعيدة لم يتم قياسها بشكل منهجي من قبل.

 وقال بريان دروين، العالم ونائب الباحث الرئيسي للمهمة في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا: “لدينا القدرة على اكتشاف بعض الأشياء الأساسية حول كيفية عمل كوكبنا”، وأضاف “في التوقعات المناخية، يأتي الكثير من عدم اليقين مما لا نعرفه عن القطبين الشمالي والجنوبي ومدى كفاءة انبعاث الإشعاع إلى الفضاء، ولم يتم إدراك أهمية هذا الإشعاع خلال معظم عصر الفضاء، لكننا نعرفه الآن ونهدف إلى قياسه”.

الابتكارات والتحديات التكنولوجية

سيتم إطلاق كل قمر صناعي من نيوزيلندا بفارق أسبوعين في شهر مايو، وسيحمل مطيافًا حراريًا للأشعة تحت الحمراء، وتشتمل الأدوات المصممة بواسطة مختبر الدفع النفاث على مرايا وكاشفات ذات أشكال خاصة لتقسيم وقياس ضوء الأشعة تحت الحمراء، ويتم استخدام تقنية مماثلة بواسطة Mars Climate Sounder على مركبة Mars Reconnaissance Orbiter التابعة لناسا لاستكشاف الغلاف الجوي والطقس للكوكب الأحمر.

نقطة الصفر لتغير المناخ

لتحقيق أقصى قدر من التغطية، سوف يدور التوأم PREFIRE حول الأرض على طول مسارات مختلفة، متداخلة كل بضع ساعات بالقرب من القطبين.

منذ السبعينيات، ارتفعت درجة حرارة القطب الشمالي بمعدل أسرع بثلاث مرات على الأقل من أي مكان آخر على الأرض، فقد تقلص الجليد البحري الشتوي هناك بأكثر من 15900 ميل مربع (41200 كيلومتر مربع) سنويا، وهو ما يمثل خسارة قدرها 2.6% لكل عقد مقارنة بمتوسط الفترة 1981-2010، ويحدث تغيير على الجانب الآخر من الكوكب أيضًا: إذ تفقد الصفائح الجليدية في القارة القطبية الجنوبية كتلتها بمعدل متوسط يبلغ حوالي 150 مليار طن سنويًا.

وقال تريستان ليكوير، الأستاذ في جامعة ويسكونسن ماديسون والباحث الرئيسي في المهمة: “إذا قمت بتغيير المناطق القطبية، فإنك تغير أيضًا الطقس بشكل أساسي في جميع أنحاء العالم، والعواصف الشديدة والفيضانات وتآكل السواحل – كل هذه الأشياء تتأثر بما يحدث في القطب الشمالي والقطب الجنوبي.”

تعزيز النماذج المناخية

سيوفر PREFIRE بيانات جديدة حول مجموعة من المتغيرات المناخية، بما في ذلك درجة حرارة الغلاف الجوي، وخصائص السطح، وبخار الماء، والسحب. في نهاية المطاف، مزيد من المعلومات.